繼輕井澤別墅中的若松先生遇害之后，他的兒子玉郎也在東京的家中被毒殺，不可思議的是除了玉郎吃掉的那塊蛋糕意外并沒有發現其他的蛋糕上有毒。于此同時，大和敢助警官等人注意到了被殺害的若松先生浴室的瓷磚是運用了一種名為陰影鉆石錯視的會引發視覺錯覺的形狀，總算讓若松社長的死亡訊息再次顯現出來，而現實出的字母竟是SON。

揭開暑假序幕的星期天，阿笠博士陪著少年偵探團看完電影后往家趕，在電車上他們看到遠方的樓頂上發生了命案，但到達現場后目擊墜落的時間卻是他們看到案情發生后的10分鐘。五層的建筑不可能墜落這么長時間，為了找出案情的真相柯南立即對案發的大樓展開了調查。

因為山上時常有人白天生起營火的緣故，柯南并不能根據濃煙判斷小哀等人的位置，柯南現在急于找出兇手問出同伴的下落。火勢蔓延的很快，小哀迫于無奈只能吃下解藥帶著孩子們沖出了木屋，柯南已經根據自己的推理找到了真正的兇手，但被光彥傳出去的影片將會帶給他們很大的麻煩。

這起靈異殺人事件所用到的手法柯南和平次基本都清楚了，在他們為大家揭示了這些看似詭異的手法后又發生了命案，這次被害的是消失已久的長女。案件又陷入了謎團，擔心被害的人們都躲在自己的房間里，而女仆小光的一個提示讓柯南和平次找到了新的線索，但他們現在還缺少決定性證據。

被襲擊的迫田暈倒前指向了小蘭，擁有空手道段數的小蘭被懷疑，尋找到目擊證人的柯南還從飾演過蝴蝶夫人的兩位演員身上找到了小蘭飾演角色的原型，而劇本內第二起殺人事件的死亡訊息也不知道蘊含著什么意義。案件變得更加撲朔迷離，擁有犯罪嫌疑的人越來越多，而在案件還沒解決的情況下又有人遭到了襲擊。