少年偵探團在米花公園附近遇到了步美以前的鄰居秋本小姐，她正準備去附近的警局找每晚都能遇到了大胡子警察道謝，沒想到詢問后卻發現根本沒有這個人，碰巧這附近頻頻發生闖空門事件，大家懷疑那個假警察就是盜竊犯，于是柯南他們分頭展開調查，意外的是大家都對這個冒牌警察贊不絕口，他到底是誰？又是為了什么目的而假扮警察？

在尸體旁邊的筆記本上死者留下了一個晦澀的死亡訊息，不論怎么想也理不出頭緒，之后，山村警官也趕來介入調查，他們將目標鎖定在山下旅館投宿的三位客人當中，就在這時，柯南像是想到了什么，他獨自一人返回山里并在一棵樹下挖出了白骨，于是他就在這里等待兇手自投羅網，然而，讓他沒想到的是對方居然帶領了一大波人……

沒過多久，綁匪就打來電話威脅柯南他們盡快找到寶藏，不然難保灰原他們安全。人命關天，柯南絞盡腦汁想要破解暗號，他發現萩市地圖與貓圖相吻合，而貓眼的地方就是線索的所在，于是，他們來到了円政寺，并在這里找到了日記中被撕掉的一頁，柯南將這些零散的圖片拼接成一條路線，大伙兒照此地圖找到了一個地下山洞，就在寶物將要到手之時，黑衣人綁匪出現……

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。

柯南他們很快就找到了被害者們常去的麻將館，并從老板那里得知，曾有一個叫鬼保獨郎的人與平棟堂次發生過沖突，抓到嫌疑犯后，高木警官便前去找曾聽到兇手聲音的鍋井永貴做指認，沒想剛進門就被人打昏。另一邊，柯南因為步美一句玩笑話，突然想通了Z的含義并說兇案早在十五年前就結束了，此次兇案的發生不過是模仿犯所為而兇手就在被害者的家屬之中。