小五郎因為中了彩票帶著小蘭和柯南一起享受可以在南紀白濱住上一晚的旅行，并在那里結識了寫生旅行的醫科大學學生新莊真紀，由良達彥，宮原加奈子，藤浩太，三井元，五人之間似乎有著復雜的關系。第二天毛利他們偶然遇見了藤浩。正巧慌張的三井給藤浩的手機打來了電話說三段壁的樹林里發現真紀胸口中刀被殺。而柯南發現散落在現場鑰匙的疑點。

某日，一個叫上田丈二的醫師找到小五郎，拜托他調查自己的朋友吉村遭到不明人士恐嚇的事情，當他們來到吉村所在的公寓剛準備上樓時，突然聽到有東西墜落的聲音，柯南急忙跑去，卻發現吉村的尸體，目暮警官趕來之后，對吉村的公寓進行了仔細的調查，而柯南卻將注意轉移到了住在六樓的上田身上。

青野木亮藏是在形成密室的茶室中被殺的，橫溝警官開始詢問時卻發現沒有人到過茶室,所有人都有不在場證明。在調查茶室外圍的時候柯南發現了兇手的犯罪手法和證據。“沉睡的小五郎”召集大家道出了兇手利用一根繩子的作案手法和犯人的身份。在鐵證下兇手終于承認自己的罪行并道出了原因。

被害的真紀的因為錢包不見了，被疑為是強盜殺人。乍看之下雖然像是強盜殺人，柯南卻肯定兇手是這些大學生一行人中的某人。雖然懷疑藤浩的不在場證明是否可以確立，這時這一行人中復雜的人際關系一點一點浮現出來。這次的殺人事件中，隱藏著另外一個邪惡的計劃。在“沉睡的小五郎”的解說下兇手最終浮出水面來。

佐藤警官推理出小倉原本逃脫的計劃，柯南指認出進入廁所的關鍵的三人。在調查了三名嫌疑犯以及攜帶物品之后柯南解析出犯人的犯罪手法和遺留的證據。在“沉睡小五郎”的推理下指出了刀子方向的不自然方向套出了犯人的口誤。雖然兇手一再否認，但隨聲攜帶的報紙成為了逃不掉的鐵證。在罪犯逃跑的過程中被高木警官一罐子擊暈，案子最終成功告破。