當小五郎準備再度去詢問南里薰，卻在門外聽到她的慘叫，還不等小五郎沖進去，就從屋子里匆忙跑出了一個男子，幸運的是南里薰并沒有被殺害，醒來之后，南里薰說起了自己突然消失的男朋友安西，從小五郎的照片上可以看出，這個人也曾出現在米花飯店，這些原本不相識的人，因為這件古怪的命案被聯系了起來，柯南將安西、南里薰和美奈子一起找來，這兩起經過完美設計的命案，即將真相大白！

小蘭開始懷疑柯南的身份就是新一，拾到柯南遺落的手機的小蘭，想用發送手機郵件的方法來確認真相。當小蘭按下了電源開關,卻出現手機解鎖的畫面。正當她為解除4位密碼冥思苦想時，小蘭回想起半年前與新一的約會并解出了密碼。但發送給新一的郵件卻并沒有發送到柯南的手機上，而這時新一也打來了詢問的電話，最終小蘭打消了對柯南的懷疑。

牛迂的死因是喝了摻進氰化鉀的綠茶后中毒身亡。神奈川縣的橫溝警官發現裝著氰化鉀的瓶子翻倒在尸體下。然而牛迂打開了綠茶的瓶蓋后沒人再碰過，因而他斷定這是自殺案件。但柯南卻對此很懷疑。之后柯南發覺元太的舉止很古怪，于是調查三瀨等人的車內垃圾，找到了決定牛迂絕他殺的證據。犯人也最終承認了自己的罪行。

小五郎，柯南，蘭，園子為了看伊東玉之助的劇團的戲劇表演，而前往了有名的劇院金丸座。這次，劇團上演的是以《歌劇院的怪人》為藍本改變的《金比羅劇院的怪人》的時代劇，玉之助飾演怪人，女演員輕部蘆美飾演女主角歌手。之后，在彩排中大吊燈突然落下，由于蘆美額頭受了小傷，玉之助不得不在劇院公開了被實際存在的怪人要求更換女主角的事情。

小五郎和柯南一起推斷這三個字的含義卻毫無頭緒，水無一句無意的話提醒了柯南，于是他打電話給警局確認，不想事情真如他想的一樣，原來這是高木警官在這里執行任務無聊時寫的，接下來就是門鈴之謎，翌日門鈴再次響起，不過這個按門鈴的人卻被柯南抓個正著，沒想到居然是……本以為一切都結束了，柯南卻從無意中粘在水無鞋上的竊聽器得知，她居然是黑衣組織的人。