柯南等人在來自英國的戴安娜女士的邀請下一起前往倫敦旅行，為了通過關卡，柯南利用灰原的藥暫時恢復工藤新一的身份。到達英國后，柯南興奮的來到福爾摩斯博物館參觀，期間遇到了著名網球選手格拉斯的弟弟阿波羅，柯南以福爾摩斯徒弟的身份從他的口中得知有一名可疑男子給了他一張奇怪的字條，并告訴他將有人死在他的面前，這個男子的目的是什么？字條的內容又有何含義？

為了陪光彥把壓歲錢存進賬戶，柯南、步美和灰原等人一起來到帝都銀行，可元太因為吃太多胃痛了起來，就在博士和灰原外出買藥期間，一波帶著面具的搶匪突然闖進銀行，前來取錢的茱蒂老師以及一名貌似赤井秀一的人也成為了他們的人質，雖然茱蒂用美人計在廁所獨立擊倒一名搶匪，卻不幸被同伙發現，事已至此，少年偵探團成為了將徒制服的唯一希望！

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

就在萬由美好不容易找到自己的身份的時候卻突然逃走了，而她遺失的紙條上寫著“要知道真相就一個人來”的信息！而就在柯南追過來之后發現險遭毒手的萬由美。在眾人調查神社時得知萬由美之前曾來過這里。晚上萬由美又再次的險遭綁架，但凡人卻留下了一份借條，借此柯南推斷出了犯人的身份，而所謂的好友的身份也最終暴露出來。

受小林老師之托的少年偵探團在視聽教室找防范犯罪錄音帶，這時，千葉警官突然出現，雖然他嘴上說是為了懷念母校，但實際目的卻是為了找13年前一個女孩子留給他的情書回復，詢問過詳細情況后，大家幫他一起在眾多錄影帶中找女孩留下的信息，最終，柯南找到了女孩的回復，得知對方也喜歡自己的千葉，準備在今晚的同學會向這名女生表白，曾經錯過這段感情的千葉警官能找到自己的幸福嗎？