繼輕井澤別墅中的若松先生遇害之后，他的兒子玉郎也在東京的家中被毒殺，不可思議的是除了玉郎吃掉的那塊蛋糕意外并沒有發現其他的蛋糕上有毒。于此同時，大和敢助警官等人注意到了被殺害的若松先生浴室的瓷磚是運用了一種名為陰影鉆石錯視的會引發視覺錯覺的形狀，總算讓若松社長的死亡訊息再次顯現出來，而現實出的字母竟是SON。

從純夏女士的電話留言和宅司的表情中柯南看出了這并非是正當防衛，而是宅司利用自己太太的習慣策劃的謀殺，他的所作所為會讓夫妻之間走到盡頭。得知妻子沒有生命危險的宅司從安心到負罪感到恐懼的變化驗證的柯南的推理，他與灰原在阻止了宅司自殺后解除了夫妻倆的誤會，知道真相的宅司陷入了無盡的悔恨之中。

為了趕上先搭上巴士前往滑雪場的少年偵探團一行人，柯南和灰原只好請昴先生駕車前往，途中他們巧遇高木警官，正在和高木警官談話的時候事件發生了。趕往現場后他們看到了從公寓高樓墜落的遺體，案發現場附近發現又三人認識墜落的男子，在搜查之后啤酒的泡沫、咖啡的熱氣和未燃完的香煙成為了三人不在場證明的證據。

柯南一行人在阿笠博士的陪同下一起去山上露營，在柯南和博士前去買東西時碰巧遇到了世良真純。另一方面，在山上撿拾柴火的灰原等人碰到了正在掩埋尸體的可疑人物，無法與柯南聯系的他們只能逃到了山中的小木屋內，但讓他們沒想到的是這里便是兇案的事發現場，在柯南等人開始調查三個有嫌疑的人時小木屋卻燒起來了。

正在進行的推理游戲卻變成了真正的殺人事件，在列車到達名古屋前柯南他們要在乘客中揪出真正的兇手來，在他們四處尋找線索的時候灰原卻忍受著內心的煎熬。內心忐忑不安的灰原正在受到組織的威脅，組織的黑影已經更近一步接近灰原，她絕對不能以這種摸樣被人殺害。