柯南所在的班里來了一位新老師名叫若狹留美，若狹老師想在體育課前用石灰畫線，卻發現石灰已經用完了。柯南告訴若狹老師舊倉庫里可能有石灰，元太和光彥開玩笑說舊倉庫有幽靈出沒，若狹老師感到很害怕，便拜托少年偵探團一同前往舊倉庫。在尋找石灰的過程中，柯南發現一扇通往地下的門，眾人合力打開門后，卻驚人地發現了一具骸骨……

柯南等人幫助舊書店店主裕次郎搬運書籍，并在書店遇到了裕次郎的兒子一郎。一郎對于父親經營舊書店的事感到很不滿，爭執中眾人不歡而散。在光彥的帶領下，柯南等人來到了舊書店旁的公園，準備觀看蒸汽機車發動的場面，并在等待的途中偶遇了一郎。正當眾人與蒸汽機車合影完畢返回書店時，卻發現裕次郎被壓在了倒塌的書架下面……

根據友寄夫人的回憶，寫有打開機關盒方法的紙條被丈夫藏在了某本書中，眾人紛紛開始查閱圖書館中的藏書。柯南在回憶友寄夫人所言之后，頓悟了紙條被藏匿的方法，并推理出紙條所在的書籍。正當眾人齊心協力想要從書中找出紙條時，圖書館突然停電陷入一片黑暗，柯南等人趕緊前往放置機關盒的展廳，卻發現基德早已留下卡片逃之夭夭。

音樂人波土祿道發表了新歌并準備召開演唱會，柯南等人約定一起去看波土的彩排表演。來到表演廳外的眾人偶遇了波本和小梓，卻被工作人員通知表演臨時取消。正當眾人在表演廳外交談時，前來做消防檢查的警察卻突然發現波土祿道被吊死在了舞臺正中央……

警察開始調查帳篷燃燒的原因，籃球社的成員都有不在場證明。柯南從段野的證詞那里發現了奇怪之處，黑田管理官也發覺了異樣，這不是一起意外自殺，而是故意殺人事件。柯南從大家做的橡子挑擔偶人得到了啟發，懷疑是有人做了一個自動起火裝置故意暗殺了漆原史昭。