小五郎，柯南和小蘭三人在前往泡溫泉的路上遇到了一起交通意外，其中駕駛紅色車子的速水當場死亡，另一位車主車谷整司則身受重傷，據當地交警說發生車禍的原因可能是因為沖撞路線現象，但柯南卻并不認為這是單純的交通事故，因為他之前曾在便利店見過這兩輛車子，當時明明是開往不同的方向為什么會如此巧合的發生相撞，調查之后，事情果然如他料想一般，這是一起有預謀的殺人案。

這天是米花大學的校慶，小五郎作為畢業嘉賓帶著柯南，小蘭和園子前來參加。這是米花大學學生辻榮尊座邀請小蘭來幫忙看看僵尸表演是否到位。之后柯南，小蘭和園子在尊座和貴士的帶領下參觀了他們設計的絕叫病棟，就在被他們精湛的設計和表演嚇到的同時發現成員之一安菜沒有按計劃起身嚇人，走進之后發現安菜已經中毒身亡！隨著調查的深入，一個月之前橋口中毒身亡的事情也逐漸浮出水面。

白鳥警官記憶中的少女小林老師在煙火大會的夜晚目擊了一場謀殺案件，作為證人的她向白鳥警官提供了三條線索即兇手和死者爭執的聲音、疑似搬家公司的貨車以及兇手的背影，在警局接受偵訊的期間，小林老師無意中得知白鳥警官曾追求過和自己很像的佐藤警官，這個消息沉重打擊了小林老師，難道自己只是佐藤警官的替身？抱有這樣想法的她該如何面對白鳥警官。

服部把和葉的護身符錯交給了國末照明，為了要回裝有服部照片的護身符，二人到東京。他們找到國末的朋友并隨他來到一家運動咖啡館，不想國末卻在廁所里被人毆打昏迷不醒。于是，柯南、服部和高木警官一起展開調查，他們把嫌疑人的范圍縮小到三個人，并推斷國末白天觀看的比賽和這起事件有密切關系，可是他看的到底是什么比賽？這三個嫌疑人的證詞中又隱藏著什么線索？

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。