一名老護士告訴柯南，她以前見過英祐并且在他小的時候還因白血病做過手術。另一方面，得知杯戶中央醫院被黑暗組織入侵后，柯南和FBI立刻對醫院的病人進行了排查，其中最具嫌疑的有三個人，為找出那個在醫院調查水無憐奈的人，柯南想出了一條妙計，他直接與這三個嫌疑者接觸，最終將目標鎖定，在接下來的行動中，柯南和FBI又能得到什么樣的線索？

柯南、少年偵探團、哀、阿笠博士來到阿笠博士友人所在村莊觀光，在夜晚的溪邊等待放螢火蟲時，村長的兒子中嶺和助手垂水乘坐運送螢火蟲的貨車到達。垂水打開貨車上的箱子，螢火蟲便成群結隊的飛了出來。元太為了要抓螢火蟲，爬上了貨車，隨手拿走了貨車上的手電。在大家陶醉于欣賞螢火蟲時，助手垂水接到一通中嶺打來的電話，說中嶺在烏帽巖，救命。柯南等人到達時，發現中嶺已經死在車內，地上放著疑似有毒的飲料瓶，車內還飛著一只……螢火蟲。。。

小五郎的朋友向日葵酒吧的老板井上弘子意外被人殺害，當他和柯南趕到案發現場時，弘子的男朋友高岡明已守在尸體旁邊，目暮警官等也展開了調查，據周圍人所說，在案發期間并沒有人出入死者所在的公寓，并且嫌疑人高岡明當時也有充分的不在場證明，就在警方斷定這是起入室搶劫殺人事件時，柯南發現了關鍵線索，他重新推斷死亡時間，并斷言這里并非案發的第一現場。

當晚，這名潛入醫院的黑暗組織同伙南田陸道果然展開了行動，但同時FBI也暴露了行動，南田陸道在驅車逃跑的過程中舉槍自盡，雖然柯南破壞了他的手機但他還是通過其他手段將搜集來的信息傳給了組織。既然事情發展到這種地步，轉院無疑就是在向黑暗組織昭示水無憐奈就在這里，所以只能另想對策。另一方面，英祐伺機潛入了水無憐奈的病房，并發現她早已從昏迷中蘇醒。

小五郎受浦生良造的委托幫忙找能夠證明他清白的目擊證人，本以為小事一樁，沒想到出乎意料的困難。幾日之后，浦生良造的遺體被人發現，因為五年前他曾有過含冤被抓的經歷，因此不愿再次承受這樣痛苦的他選擇了自殺，然而，小五郎認為這是一起他殺事件，于是他聯手老友竹岡一起調查。之后，他們找到了死者的外甥京介并將他鎖定為嫌疑人，可是次日京介就死在了家里，與此同時也找到了他的不在場證明，小五郎認為這都是自己所造成的結果，于是決定摘掉事務所的招牌。