受園子的邀請，柯南、蘭、小五郎到輕井澤游玩。因為在森林中迷了路，所以決定在山里的一軒家借宿。在那里，遇見了白天見到的網球教練明石寬人。但是，夜里，卻發現了寬人的父親巖夫上吊的尸首。在柯南的提示下，警官也發現從尸體嘴里留下的不正常血跡。之后眾人還得知了石明三年前妻子去世的事情。而明石身上的疑團也越來越多。

參加網球比賽的柯南他們來到熊本縣。市內觀光的途中，園子撿到一部手機。手機的畫面上是“想要遇見那個孩子”的短信。園子與小蘭得到與園子同名女子的戀人的幫助，帶著手機出現在咖啡店。小蘭無意中聽到兩人的危險談話被綁架，而在小蘭打來的電話中柯南他們開始進行調查決心已定要組織這場謀殺！

在柯南與少年偵探團的孩子們及阿笠博士看比賽歸途的電車內，支持者赤野被殺。犯人確定在3個人之中。卻沒有決定性的線索。柯南從哀收看的比賽轉播中得到提示，看穿了犯人的謊言。并揭穿了犯人其實沒有看比賽只是通過廣播收聽比賽過程的謊言。而犯人也道出了為被赤野殺掉的弟弟報仇的動機。而此時柯南發現灰原遠離人群，追過去后只看到列車奔馳而去？

之后，新一又對舞臺重新進行調查，并注意到了舞臺的活動機關，如果利用這個的話兇手及其犯案手法都不難推斷，他將事情的真相告訴有希子，由她揭穿兇手，然而，在兇手被警方帶走前卻說了一句讓小蘭很介意的話。案子結束后，小蘭不小心弄丟了莎朗送給她的手帕，沒想到兩人找手帕的時候遇到了……

柯南等人通過電訊公司查到了三個可疑人士，之后，他們又分別向當時不明人打電話的出處進行確認，最終將目標鎖定在一家以推理家命名的店，店主說當時打電話的是一個帶著墨鏡常來光顧的客人，于是，柯南等人迅速趕往此處，正巧遇到了這名客人，就在小五郎要上前詢問時，柯南將他麻醉，把事情的來龍去脈說的一清二楚，并利用小孩子的身份，從墨鏡男口中騙取了這個手機的號碼，警方順藤摸瓜，找到了手機主人的住處，還發現了有關賄賂的賬簿。