某天小五郎突然接到了出演節目的邀請，而帶著小五郎和柯南來到電視臺休息室的小五郎卻沒有見到作為答題嘉賓的洋子小姐。在拜訪堺校長的時候小五郎他們遇到了同樣來找堺校長的君島。君島帶來了自己的清朝瓷器藏品來希望能夠讓本間老師來鑒定。而就在彩排時君島突然發現自己的藏品不見了！而柯南則推理出犯人仍然將花瓶留在電視臺！

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。

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。

資產家片寄王三郎在家中中毒身亡，而片寄留下了一封暗號信來提示自己的財產所在地。中北無意的話點醒了柯南，而就在這時犧牲者再一次出現！這次是野笛小姐被箭射中中毒身亡，而在附近的樹屋找到了弓，而愛好弓的荻人成了頭號嫌疑人但就在這時卻傳來荻人墜崖的消息。最終在柯南的推理下找出了犯人，而一場遺產爭奪戰也浮出水面。

案件終于有了眉目，就在柯南和大和針對謎題展開討論時，高明從昏迷中蘇醒，三人一起計劃了一出空城計。他們故意對三個嫌疑人放出關鍵信息，引誘他前去直木司郎家找重要的證據，果然不所料兇手暗中潛伏在直木司郎家附近，為了讓狡猾的他放松警惕，柯南聯合小蘭、大和等人上演了一場能證明周遭沒有警察的犯罪戲碼，引誘兇手自投羅網。