小五郎曾抓捕過的殺人犯富樫文孝，在假釋的第二天再次因為殺人被抓進了警局，小五郎深信決定重現做人的他不會再做出這種殺人的事情，便在偵訊室里勸導他說出真相，可是富樫卻一直保持沉默。另一方面，柯南和高木警官再次來到案發現場進行調查，根據目擊者的證詞以及附近便利店的監視影像，柯南發現事情的真相并非那么簡單，因為案發現場除了富樫還有另外一個人。

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

就在兇手企圖用球棒襲擊被騙到音樂室的小林老師時，他卻反過來被小林老師撂倒，這時，少年偵探團和白鳥警官出現，原來小林老師早已被白鳥警官所保護而眼前這個人正是佐藤警官，期間，小林老師想起了以前在書店發生的事情，誤會消除的二人重歸于好。麒麟角是鈴木次郎吉在山中寺廟發現的寶物，而基德又以此為目標出了預告函，次郎吉率領基德無法喬裝的少年偵探團以及進行直播的工作人員來到寺廟，麒麟像被藏在寺廟的立柱中間，想要拿取它并非易事……

為了讓扭傷腳的柯南療養腳傷，大伙兒一起來到城崎溫泉，然而，小蘭卻突然失蹤，柯南從光彥他們所拍的照片上看到小蘭和一個小女孩在一起，同時照片上還出現了一個行蹤可疑的男人。這時，柯南他們遇到了服部，他受人委托前來找一個叫陽菜的女孩，而她正是和小蘭在一起的那個孩子。據陽菜的父親周平所說，在陽菜失蹤的同時他美術館里的展品彩虹之子也不翼而飛。就在大家四處進行尋找時，陽菜和小蘭遇到了危險。

為了出席宴會，小五郎來到一家理發店刮胡子，這里除了店長還有一名正在敷臉的客人，就在小五郎享受敷臉的時候，店內突然發生巨響，他和那位客人拿掉毛巾后，發現店長已經橫尸躺在了地上，在尸體的旁邊有一個假發和飛鏢，根據這些警方將嫌疑犯鎖定在飛鏢愛好會中的三名成員，而且三個人都有犯罪的動機，這時，步美提供了重要的證詞，柯南也發現了事情的真相，沒錯，兇手就是他！