小五郎帶著小蘭和柯南來到“黃昏別館”，途中還偶遇了同是偵探的千間降代，當他們到達之后才發現，此次受邀前來的茂木遙史、大上祝善、槍田郁美和白馬探都是名偵探，而在這棟別墅內隨處可見陳年的血跡。在晚宴上，本以為能一睹這位別墅主人尊容的各位偵探卻掃興的發現，他居然頭戴面罩，并且還阻斷了所有道路，要求偵探們在這棟孤立無援的別墅內幫他尋找寶藏。

備前千鶴在飯店房間里上吊，因而被眾人認為是自殺。在柯南的啟發下小五郎發現千鶴是他殺的肯能性。在警方的詢問下眾人都有殺害千鶴的肯能。在調查飯店的屋頂之后柯南發現了犯人飛翔一般的作案手法和留下的證據。在證據面前兇手最終承認了罪行，同時道出了和千鶴和自己弟弟的過往以及殺害她的原因。

柯南、小蘭和小五郎回家的路上，看到一間公寓里有人發生了爭吵，正準備上前阻止時，一位老人說這種爭吵已成家常便飯，不用理會。然而，第二天居然在這間公寓里發現了尸體，就在小五郎懊悔沒能救人時，事務所突然沖進了一位叫中本的年輕人，他聲稱自己是無辜的，雖然昨晚看似自己和死者在一起發生了爭吵，可這根本就是死者所演的獨角戲，隨后小五郎又找到了能證明他清白的錄音帶，本以為一切塵埃落定，柯南卻發現了其中的蹊蹺。

小五郎詢問阿稔有關郵票的事情卻得到郵票已經不見了的回答，柯南也明白了小蘭看到的拄拐杖的老人的影子和埝被古琴毆打的真相。而柯南也指出春菜收到的音樂盒其實是秋悟托付給他人送出的。鬧鬼的屋子的真實原因其實是有人背后操作。而秋悟先生的音樂盒其實也只是一般的旅游紀念品而已，真正貴重的是隱藏在音樂盒里暗語所指示出的郵票。

宇佐美過去曾殺害過被害者的孩子。而喝醉酒的宇佐美對事件記憶不清，這樣為案件辯護的英理看來沒有勝望。小五郎雖是想證明宇佐美的不在場證明，卻作為檢察官方面的證人出庭。對疑點懷有疑問的柯南讓小五郎作為辯護方證人再次出庭，進行了新的推理最終指出了犯人的真實身份。美真治的嫌疑終被洗清。