學(xué)校里最近發(fā)生了很多詭異的事情，而且教導(dǎo)主任在沒(méi)請(qǐng)假的情況下也消失了好幾天，當(dāng)柯南向老師和校長(zhǎng)問(wèn)及此事時(shí)，大家也都避而不語(yǔ)，為調(diào)查真相少年偵探團(tuán)夜探帝丹小學(xué)，附有學(xué)生名字的娃娃，移動(dòng)的人體模型，窗戶后面的黑影，樓梯上的煙霧和扶手上的紅色顏料，以及自己班級(jí)里突然出現(xiàn)的十幾個(gè)黑影，雖然這一切看似撲朔迷離，但是真相只有一個(gè)。

柯南和從便利商店調(diào)查回來(lái)的高木警官交談的時(shí)候，注意到了門(mén)上的血，這時(shí)，美菜的未婚夫也帶病趕來(lái)，他說(shuō)自己曾來(lái)找過(guò)美菜，但在門(mén)外等了半天也沒(méi)人開(kāi)門(mén)，根據(jù)這些信息柯南知道了兇手誰(shuí)以及她所謂的密室手法。但案件還未查清，小五郎就急著要去看演唱會(huì)，柯南看準(zhǔn)時(shí)機(jī)將他麻醉，用變聲領(lǐng)結(jié)說(shuō)出真相。

小五郎受學(xué)生時(shí)代認(rèn)識(shí)的房東太太宗田光江之托，開(kāi)導(dǎo)她最近不知為何事而消沉的孫子阿真，數(shù)次敲門(mén)無(wú)人回應(yīng)，光江用備份鑰匙把門(mén)打開(kāi)，卻發(fā)現(xiàn)屋內(nèi)一片狼藉，而且墻壁上還涂滿了用紅色蠟筆畫(huà)的線，大家在浴室發(fā)現(xiàn)了割腕而死的阿真，光江讓柯南找來(lái)醫(yī)科大學(xué)的房客城戶，但已經(jīng)為時(shí)已晚，小五郎斷定這是自殺案件，但光江和柯南卻認(rèn)為是被人抹殺，這時(shí)，大家注意到了在建筑模型里的鑰匙，也就是說(shuō)這是密室殺人事件！

因?yàn)橐匀珗?chǎng)觀眾為人質(zhì)，歹徒更加猖狂，在帶走了五千萬(wàn)元之后，又要求在比賽結(jié)束前追加十億元，否則就射殺觀眾，他還揭露出了隱藏在人群中的警察并讓他們撤離。雖然暮目警官趁著歹徒打電話的機(jī)會(huì)讓在現(xiàn)場(chǎng)的警察搜尋可疑人士，但卻一無(wú)所獲，歹徒到底是怎么打電話且同時(shí)觀察觀眾席上的動(dòng)靜呢？又是如何避開(kāi)大家的耳目呢？

少年偵探團(tuán)不小心將棒球打到隔壁別墅的院子里，撿棒球的時(shí)候卻被別墅的主人綿貫義一趕了出來(lái)，在回到偵探事務(wù)所的路上，大家碰到一個(gè)跟假面超人里鼴鼠星人很像幸田正夫先生，他說(shuō)他妹妹一個(gè)月前突然下落不明，一定是被綿貫殺掉埋在院子里，待他離開(kāi)后。少年偵探團(tuán)偷偷溜進(jìn)院子挖尸體，這時(shí)，珠寶店發(fā)生搶劫案，兇手正是幸田正夫，他的目的到底是什么。