阿笠博士帶少年偵探團來到一家位于箱根的溫泉旅館，那里正好在進行《血殷殺手》系列最新作品的拍攝，因此，大家結識了劇作家鐵山巖治、女主角名取深汐、經紀人丹沢純作以及男主角寺堂云平。次日，元太他們一起去湖上露天溫泉的時候，卻在女湯發現了鐵山巖治的尸體，從現場來看兇手應該是在發案之后趁機混入了騷動之中，調查之后，警方將嫌疑鎖定在深汐、丹沢、寺堂三人中。

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

灰原要求查看電視臺在黑暗中拍攝的影像，然而除了電流被切斷的聲音和風聲并沒發現有任何異樣，就在案件找不到頭緒時，大人們便開始互相懷疑，這時，柯南蘇醒過來，但是他讓元太他們對此事暫時保密，根據基德在臺座上貼的卡片，柯南知道了右衛門刻在柱子上的話以及基德的真身，他讓少年偵探團戳穿他的身份，這一次基德能否成功脫身？

看過澤南留下的死亡訊息后，柯南知道了兇手的真面目，但是在揭發真相之前必須要破解這兩個密室殺人的手法，于是，他獨自來到比良坂的死亡現場進行調查，并在這個房間內的花瓶上發現了海報碎片，這條關鍵的線索讓他恍然大悟，原來兇手制造密室所利用的工具竟是海報，為了說明真相，他拜托高木和千葉警官場景重現，當然，兇手就是那個人！

前往海邊釣魚的柯南等人，在和代替阿笠博士來迎接他們的沖矢昴一起回去的路上，順道去了有著神奇傳說的一角巖參觀，在這里大伙兒看到巖石上面刻著“青魚、鯉魚、鯛魚和比目魚”四種魚名并且還發現了一名身穿潛水服的女性遺體，雖然狀似意外脫水而亡但這卻瞞不過柯南的眼睛，根據口紅和調節器他推斷出這是一起殺人事件。