柯南，小蘭和小五郎一行三人搭乘開往北海道的特快列車北斗星三號(hào)，在通過隧道的時(shí)候珠寶商人出云被人槍殺，兇手將車窗射穿跳出車外逃跑，之后警方又在隧道之中發(fā)現(xiàn)了疑似歹徒的男人，這宗命案的過程簡(jiǎn)直跟柯南的爸爸工藤優(yōu)作一篇未發(fā)表的推理小說(shuō)一模一樣，期間一個(gè)言行奇怪的女人引起的柯南的注意，在柯南揭穿她的謊言后，她終于暴露了身份。

柯南用自己的方式證實(shí)了義房身份并未偽造，經(jīng)過院子的時(shí)候，廣美和有希子談起了15年前自己母親從這里落井死亡的事，突然，柯南看到了木門那邊有個(gè)可疑人影。當(dāng)晚，大家輪流洗澡時(shí)，去外面加柴的廣美發(fā)出叫聲，她看到了可疑人影，并在古井發(fā)現(xiàn)了二媽真知子的尸體，而家里的汽車也莫名被停到了森林。這時(shí)，藪內(nèi)家的律師趕來(lái)宣讀遺囑，期間，義房差點(diǎn)被人蓄意設(shè)計(jì)的十字弓殺死。

原來(lái)這個(gè)叫葉才三的人，就是二十年前「四億元強(qiáng)盜殺人案」的主謀，鮫崎和小武郎急忙趕到葉才三所在的101號(hào)房卻發(fā)現(xiàn)屋內(nèi)空無(wú)一人，反而吵醒了睡在隔壁的服部，之后，大家找遍交響樂號(hào)也沒有發(fā)現(xiàn)葉才三的身影，如果挨過今晚，法律將不再追訴他們二十年前所犯下的罪行，葉才三和他的同伙也將恢復(fù)自由之身。十二點(diǎn)之后，甲板上傳出槍聲旗子也被人點(diǎn)燃，柯南發(fā)現(xiàn)了一張寫有奇怪語(yǔ)句的紙鈔，這時(shí)，船尾發(fā)生爆炸，而在這熊熊大火之中，隱約可見一具尸體。

小五郎受學(xué)生時(shí)代認(rèn)識(shí)的房東太太宗田光江之托，開導(dǎo)她最近不知為何事而消沉的孫子阿真，數(shù)次敲門無(wú)人回應(yīng)，光江用備份鑰匙把門打開，卻發(fā)現(xiàn)屋內(nèi)一片狼藉，而且墻壁上還涂滿了用紅色蠟筆畫的線，大家在浴室發(fā)現(xiàn)了割腕而死的阿真，光江讓柯南找來(lái)醫(yī)科大學(xué)的房客城戶，但已經(jīng)為時(shí)已晚，小五郎斷定這是自殺案件，但光江和柯南卻認(rèn)為是被人抹殺，這時(shí)，大家注意到了在建筑模型里的鑰匙，也就是說(shuō)這是密室殺人事件！

找到兇器成了破案的關(guān)鍵，小五郎發(fā)現(xiàn)抽屜里的冰鎬少了一根，加之對(duì)大家物品的檢查認(rèn)定矢代就是兇手，可是柯南卻發(fā)現(xiàn)消失的冰鎬被用來(lái)固定植物了，繼而小五郎又認(rèn)定上森的兒媳熏兇手，熏指出這里的每個(gè)人都有殺人動(dòng)機(jī)并否定自己是兇手，到底誰(shuí)是兇手呢？這時(shí)，柯南從目暮警官和小五郎的談話中得到啟示，找到兇器之后，沒錯(cuò)，兇手就是那個(gè)人！