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。

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。

急著跑進偵探事務所的千葉警官拜托小五郎找人，與他在咖啡館相識的美緒小姐最近遭到了恐嚇，從廁所回來的千葉警官得知美緒小姐似乎遇到了什么事而逃回家中，四處尋找拿錯雨傘的美緒小姐時千葉警官又遭到了不明車子的襲擊。正在和小五郎他們四處尋找美緒的千葉接到了通報，而卷入殺人事件中的年輕小姐便是美緒。

八號車廂里的殺人事件已經偵破，而有希子與苦艾酒的對峙還沒有結束，在八號車廂制造火災假象后等待著小哀的是波本。與苦艾酒所計劃的一樣，隨著列車的爆炸苦艾酒的任務也告一段落，正在品味勝利成果的她卻又看到了和少年偵探團一起的小哀，這一切的背后還有所隱藏，前來協助柯南的究竟是何方神圣？

結束大致的案件詢問之后柯南一行人決定開車送圭小姐回家，卻發現圭小姐家中被安裝大量的竊聽器，在尋找竊聽器的安裝地點時竟然找到了一具男尸。另一方面跟著打算買東西的圭小姐而離開公寓的柯南被綁架，接到小蘭的電話后阿笠博士立即和灰原在昴先生的陪同下開始追蹤，而了解了事情始末的世良也前去和小蘭會面。