身體變小后柯南轉入帝丹小學，并結識了步美、光彥和元太。某日，明星洋子來到毛利偵探事務所，說總感覺有人暗中監視她，為了更進一步了解真相，毛利一行人來到洋子住處，可開門后居然有具死尸橫在門口，期間柯南發現了另一名演員優子的耳環并且還注意到洋子的經紀人山岸神態怪異，洋子、山岸、優子到底誰才是真正的兇手。

就在警察要強行帶走小五郎時，柯南在機械室和浜田的尸體上發現的有力證據幫他洗清了嫌疑，而目前最有可能殺人的就是上原，當大家要暗中逮捕上原時，木下出面說自己去勸他自首，五分鐘后，屋內響起槍聲，上原射傷木下逃跑。柯南重新回到竜神號調查并和鈴一起進入海軍山洞，卻在這里發現上原的尸體……

暮目警官趕來寺院展開調查，就在大家一籌莫展準備離開時，獨自調查的柯南從被強大力量打破的墻壁、切口變形的走廊木板、被丟在樹林里的角窗碎片和膠帶中洞察到了兇手的犯案手法，以及兇手就在四個修行僧當中，他用阿笠博士給他的紐扣擴音器道出真相，而兩年前以同樣手法殺死修行僧忠念的居然另有其人。

柯南小蘭等人在修好高中看棒球賽時，理事長室的優勝錦旗被人割破，就在大家議論誰是犯人時，棒球隊主投小偉自首說這件事是自己做的，而他的母親卻說是她做的，柯南認為事情不會那么簡單，便和園子偷偷溜到理事長室，仔細觀察了錦旗后，他知道了犯人是誰，并利用變聲領結將大家叫到理事長室揭露了兇手。

為找到更多的線索，柯南和服部對長門家的門衛和廚師等人逐一進行詢問，并且在對個個房間的搜查中，找到了女仆口中的床單，而且根據秀臣房間的電話留言，兩人重新推斷出了秀臣的死亡時間，一切準備就緒，服部叫來目暮警官，重現當時犯案的場景，兇手就是那個人，但逼死兇手絕不是一個偵探想要的結果。