柯南在和阿笠博士，步美等人一起去酒店吃自助餐的時候，將事情的來龍去脈全部告訴了灰原，沒過一會兒，高木警官趕來辦案，柯南詢問后得知這家酒店里的一家藝人事務所社長被人槍殺，在他的提醒下，警察抓到了三名有嫌疑作案的人，而其中一名竟然是FBI的搜查官卡梅隆，因為不能暴露身份，所以他接受偵訊時支支吾吾的表現更顯可疑，于是，柯南打電話給茱蒂老師讓她前來解圍。

柯南回家后小蘭就告訴他，自從放寒假瑛祐就失去了聯系，而在此之前小蘭從他那里聽說，他好像在杯戶中央醫院找姐姐的時候發現了關于自己父親線索，柯南急忙找到茱蒂老師商量對策，并推斷出他的父親就是被黑暗組織殺掉的CIA諜報人員，隨后，柯南一行人趕到醫院向護士詢問英祐的事情，沒想到竟然還有另一個人像英祐一樣在這家醫院打聽水無憐奈的事情。

少年偵探團和阿笠博士一起去露營，沒想到不但迷了路就連車子也爆了胎，大家只好到深山里只住著一位老婆婆的房子借宿，隨后，又來了三個同樣因迷路而趕來過夜的三個年輕人。然而就在光彥半夜目擊到老婆婆磨刀后，三名男女中的大庭茜被人用利刃刺傷脖頸，失血過多而死，警方立刻介入調查，并在這件屋內發現了多把刀具。

在屋內調查的過程中，柯南發現了多處疑點，干凈的浴室、沒有插電的刮胡刀、消失的牙刷以及洗衣機內的衣服，就在他苦思冥想到底誰是兇手時，園子無意中的一句話提醒了他，原來榔頭男從一開始就不存在，這不過是都市傳而已，就在目暮警官等人一頭霧水時，柯南將園子麻醉，利用變聲領結道出了真相。

當晚，這名潛入醫院的黑暗組織同伙南田陸道果然展開了行動，但同時FBI也暴露了行動，南田陸道在驅車逃跑的過程中舉槍自盡，雖然柯南破壞了他的手機但他還是通過其他手段將搜集來的信息傳給了組織。既然事情發展到這種地步，轉院無疑就是在向黑暗組織昭示水無憐奈就在這里，所以只能另想對策。另一方面，英祐伺機潛入了水無憐奈的病房，并發現她早已從昏迷中蘇醒。