小五郎帶柯南和小蘭去露天浴場泡溫泉的時候，聽到了咔嚓咔嚓的石頭滑落聲，當他們尋聲趕到后，發現不動產社長梅津英章已經沒了呼吸，這起看似意外的事件其實是樁蓄意殺人案，警察對在場的嫌疑人即死者的女兒麻麗、泰子、秘書八木橋以及浴場老板進行偵訊，期間，一條擰干的毛巾從麻麗的包包中掉了出來，小五郎認為這是她為了不留指紋而使用手法，就在他準備揭穿所謂的兇手時，知道真相的柯南將他麻醉揪出了真正的兇手！

案件終于有了眉目，就在柯南和大和針對謎題展開討論時，高明從昏迷中蘇醒，三人一起計劃了一出空城計。他們故意對三個嫌疑人放出關鍵信息，引誘他前去直木司郎家找重要的證據，果然不所料兇手暗中潛伏在直木司郎家附近，為了讓狡猾的他放松警惕，柯南聯合小蘭、大和等人上演了一場能證明周遭沒有警察的犯罪戲碼，引誘兇手自投羅網。

園子的網球教練后藤貴雄即將參加比賽，為了給他加油打氣，園子和小蘭來到了北輕井沢，柯南去廁所的時候，發現后藤與兩名女生糾纏不清。沒想到他在和園子進行男女混合雙打時突然昏倒在球場上，警方介入調查并初步斷定后藤被人下了毒，由于鑒識人員在園子手套上檢測出毒物反應，所以山村警官認定園子就是兇手，為幫園子洗清冤屈，柯南又會有何行動？

柯南和小蘭在東都環狀線列車上遇見了一位見義勇為的老人，然而，沒想到當他們再次見面時卻是在殺人現場，死者是詐騙集團的通緝犯，而這位名叫法月的老人正是此案的目擊證人，他說自己曾看到同是詐騙犯的桐谷出沒案發現場，但桐谷卻大喊冤屈，期間，柯南察覺到老先生法月的證詞有疑點，深入調查后，真相果然如他料想一般。

柯南并沒有從步美找到的照片中發現重要的線索，便將破案的關鍵再次鎖定日記，仔細反復查看之后，柯南發現了其中的端倪，于是，他再次來到琴房確認自己的發現，沒想到步美等人放在門口的背包不翼而飛，而且大家還注意到了鋼琴旁邊凳子的變化，一切如柯南所料，他讓步美、元太和光彥等人高唱歡快的歌曲，果然將躲在黑暗中悄悄觀察他們的人揪了出來。