園子中學時的好友矢內小姐拜托小五郎幫她重新調查姐姐的自殺案件，而她也是這次事件的目擊者之一。被警方認定為自殺案件的這起事件還存在著很多疑點，事發當天正在商量明年創立祭的矢內小姐和顧問児玉老師看到了受害人在模型社里自殺的一幕，第一個趕到現場的是受害人的未婚夫柴垣老師，而柯南在還原現場時看出了端倪。

警方、柯南以及公車上遇到過的偵探世良真純一起進入別館進行調查，他們在二樓發現了帶有釣魚線的電動輪椅，在死者墜落的六樓發現了窗戶下方的油漆和油桶，加之別館使用的是前后各有一扇門的電梯，將這些線索全部串聯起來之后，柯南發現兇手就是那個人！世良先柯南一步破解案件并場景重新，然而結果卻并非大家所期待的那樣，人偶并沒有墜樓，到底是哪里出現了錯誤？

照經營管理出租公寓的桐谷貴江婆婆的說法，小五郎每個禮拜都會到她家里幫忙解決難題，對此感到難以置信的小蘭和柯南一起來到了桐谷婆婆家里等待，而出現的卻是自稱婆婆孫女男友的恩田，而他特地打扮成小五郎的目的只是為了探望婆婆的情況。婆婆管理的出租公寓內傳來了慘叫，作為房客的傅川先生被害，而真正的兇手就在發現尸體的三個房客之中。

少年偵探團對于賈斯丁的事件還是非常在意，偷偷溜出來的他們和柯南一起展開了調查，聰明的賈斯丁并沒有坐以待斃，顯眼的他四處留下關于自己的信息，而柯南根據這些信息終于找到了他。犯人終于被捕，但事件卻還沒有結束，熊紋公司的社員井上先生有著太多的疑點，柯南能感覺到這件事情還不止這么簡單。

毛利小五郎像的秘密