在小蘭做出大膽舉動的同時新一也開始了推理，當沢栗熏得知最后離開妹妹房間的人是光井后，便將槍口指向她，但新一卻說兇手不是她，緊接著他說起了死者的成名推理作品，將沢栗未紅與書中主人公的命運向聯系，正是這種亦真亦幻的錯覺導致她自殺死亡，聽到新一這樣的推理，沢栗熏難以接受，就在他精神崩潰之時，警察沖進來將他制服，雖然最大的威脅解除，但這起案件并未結束。

揭開暑假序幕的星期天，阿笠博士陪著少年偵探團看完電影后往家趕，在電車上他們看到遠方的樓頂上發生了命案，但到達現場后目擊墜落的時間卻是他們看到案情發生后的10分鐘。五層的建筑不可能墜落這么長時間，為了找出案情的真相柯南立即對案發的大樓展開了調查。

備受期待的黑色玫瑰演唱會即將開始，因為門票而卷入麻煩的園子又遇到了錯怪她的古奈遙小姐，而古奈遙被偷走的門票竟然以事發咖啡廳的名義高價拍賣。還沒有出勤的雅子自然成為了被懷疑的對象，但當他們前去詢問時才發現雅子小姐已被人殺害，看似是偷竊殺人的現場卻讓柯南感覺到了強烈的違和感。

在小蘭的跆拳道社學姐鏡堂奈奈美的邀請下，少年偵探團的眾人來到了鏡堂家尋找傳聞中的寶藏，非常熱衷建筑的上一代家主鏡堂征太郎在這座宅邸中設下了各式各樣的機關，而沒有入口和窗戶的暗黑之塔也是其中之一，而在奈奈美帶領他們在宅邸四處參觀時突然聽到了女性的慘叫聲，奈奈美的母親不幸從塔上墜亡，前去調查兇手的途中灰原卻不見了蹤影。

為了完成寫生作業的少年偵探團來到了米花市的郊外，在那里他們看到了草叢上的UFO，而這與一起殺人事件有著關聯。正當柯南等人詢問高木警官時UFO的主人小沼博士出現了，在調查研究所時發現了死者和自己要好的大哥萬年先生都為大藏工作，小沼先生正好買了大藏的字畫，而身藏巨款的大藏臨死之前告訴死者和萬年的訊息便是UFO。