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。

這時，二樓傳來老師們的慘叫，柯南和小蘭跑上去發現下田被人勒死，柯南立即開始找兇器，但并未找到，唯一能確定的是，兇手就在中村、米原和坂井之間，接下來的搜尋中，柯南在下田脖子上發現了頭發，兇手就是那個人！可是該通過誰之口揭穿兇手呢，園子昏睡不了解案情，正值苦惱之時，他想到以工藤的的身份讓小蘭用便攜電話說出真相，而小蘭卻在得知真相后痛哭不已。

園子、小蘭和柯南三人一起參加搖滾樂團雷克斯的慶功宴，卡拉OK包廂內，大家都因雷克斯樂團將要解散而面露悲傷，在主唱達也演唱完《血紅的維納斯》后，中毒猝死，在場的人都有作案的嫌疑，柯南無意看到達也以前的樂團照片后，便明白了兇手是誰，他躲在暗處以工藤新一的身份將兇手揭露，而因這場兇案牽扯出的愛恨情仇也無疑讓所有人扼腕嘆息。

小五郎錄制全日本偵探社的錄制節目時，制作人諏訪被射殺，主持人松尾的嫌疑最大，因為他是射擊高手，并且他曾在播放偵探短片的四分鐘內離開過攝影棚，但柯南怎么也想不明白，他是如何在這么短的時間內往返于九樓和四樓之間，在了解了大樓構造后，柯南終于明白了兇手的伎倆，他麻醉了小五郎并借來攝像機，向全國實況轉播了小五郎的推理秀。

步美某日經過傳說中的鬼屋，而且還看到屋內有鬼火！為了一探究竟柯南，步美，光彥還有元太一起出動來到這個傳說中的鬼屋。因為屋主被殺后家里的其他人就突然間不知去向，于是許多鬧鬼的傳說就此傳開。但在柯南和少年偵探團的各位探查之后發現了鬼屋中真的有人居住著！在調查了屋子之后柯南終于發現背后真正的秘密。最終殺害房子主人的兇手也自首承認罪行。