對三天后即將失效的殺人案兇手不斷發出挑釁言論的犯罪心理學家平棟堂次，在自己家中遭到殺害，兇手在他的背上刻下了Z字型傷痕。為找尋更多的線索，柯南等人跟著高木警官來到了二十年前的受害人家中詢問相關案情，雖然只得到了零星線索，但柯南卻將它們串聯起來并發現了共同點，那就是這四名被害者或許是一起打麻將的牌友，于是，高木和柯南等人決定順藤摸瓜，逐一調查他們可能去過的麻將館。

這天小五郎和柯南看到警車駛過，便和目暮警官一同趕往殺人現場。原來是公寓的某屋內發現了小說家齊川村子的尸體。死因是頭部被物品打擊致死。發現尸體的是迷宮出版社的編輯遠野舜一和公寓管理員村田啟三。遠野說齊川之前收到了恐嚇的明信片。而在警方的調查下柯南最終發現了犯人的真面目。

柯南回家后小蘭就告訴他，自從放寒假瑛祐就失去了聯系，而在此之前小蘭從他那里聽說，他好像在杯戶中央醫院找姐姐的時候發現了關于自己父親線索，柯南急忙找到茱蒂老師商量對策，并推斷出他的父親就是被黑暗組織殺掉的CIA諜報人員，隨后，柯南一行人趕到醫院向護士詢問英祐的事情，沒想到竟然還有另一個人像英祐一樣在這家醫院打聽水無憐奈的事情。

赤井秀一按照約定來到會面地點，水無憐奈也早已等候在那里，她拔槍直接射穿秀一的肺部，之后又按照今恩的指示朝他的頭開槍，這時，巡邏警車趕來，水無憐奈在留下一枚炸彈后匆忙離開。當FBI得知消息后，爆炸的車內只剩下一具燒焦的尸體，在不暴露秀一身份的情況下，茱蒂確認了那具尸體確實是赤井秀一，雖然損失巨大，卻保住了水無憐奈。

在屋內調查的過程中，柯南發現了多處疑點，干凈的浴室、沒有插電的刮胡刀、消失的牙刷以及洗衣機內的衣服，就在他苦思冥想到底誰是兇手時，園子無意中的一句話提醒了他，原來榔頭男從一開始就不存在，這不過是都市傳而已，就在目暮警官等人一頭霧水時，柯南將園子麻醉，利用變聲領結道出了真相。