被初音小姐雇傭的偵探安室透在調查伴場先生時發現了一件事，初音小姐和伴場先生都是從同一間飯店獲救的嬰兒，兩人都是在身份不明的情況下在同一所教會中撫養長大，聽到這些之后的初音非常在意。所有的證據都指向了伴場先生，在車底找到初音小姐掉落指甲的柯南似乎看出了事情的真相，這背后或許有著令人悲傷的事實。

在園子的邀請下，柯南、小蘭隨她一起前往杯戶飯店享用“蛋糕吃到飽”，然而在搭公車的途中他們遇到了一位截拳道高手，這位與小蘭勢均力敵的對手到底是什么人？到了杯戶飯店后，得知蛋糕吃到飽餐廳已經截止入場的小蘭和園子大失所望，這時，突然傳來尖叫聲，有一名男子從高處墜樓身亡，目擊人晝川表示樓頂有人影閃過，但當柯南趕到樓頂時卻只發現了外套和鞋子。

警方、柯南以及公車上遇到過的偵探世良真純一起進入別館進行調查，他們在二樓發現了帶有釣魚線的電動輪椅，在死者墜落的六樓發現了窗戶下方的油漆和油桶，加之別館使用的是前后各有一扇門的電梯，將這些線索全部串聯起來之后，柯南發現兇手就是那個人！世良先柯南一步破解案件并場景重新，然而結果卻并非大家所期待的那樣，人偶并沒有墜樓，到底是哪里出現了錯誤？

寒假的這天柯南發燒了休息，而原本約定好的在步美家的紙牌游戲也沒有辦法參加。就在和步美通電話時忽然有個叫做正南的小男孩說有陌生人闖進家中敲開了步美家的門，但之后他的父母便過來把他帶走了。看似小孩子的惡作劇但柯南卻發現其實他們不是真的父母，正南可能真的面臨危險！于是少年偵探團的各位來到正南的家里一探究竟。

警方將嫌疑人鎖定在三個人身上，考慮到兇手很可能是關西人，服部要求親自對他們進行偵訊，這些人分別是須貝、甘粕和東條，他們都聲稱自己是地道東京人，并且偵訊期間并沒有發現什么異常，之后，在旁吃飯的小蘭等人提供了一些線索，這讓柯南茅塞頓開，原來兇手就是那個人！他讓餐廳為這三個嫌疑人分別準備一碗味增湯，并說只要喝下就能真相大白。