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。

在園子的邀請下，柯南、小蘭隨她一起前往杯戶飯店享用“蛋糕吃到飽”，然而在搭公車的途中他們遇到了一位截拳道高手，這位與小蘭勢均力敵的對手到底是什么人？到了杯戶飯店后，得知蛋糕吃到飽餐廳已經截止入場的小蘭和園子大失所望，這時，突然傳來尖叫聲，有一名男子從高處墜樓身亡，目擊人晝川表示樓頂有人影閃過，但當柯南趕到樓頂時卻只發現了外套和鞋子。

圍繞著由推理游戲急轉成的殺人事件，柯南在詢問過車內有嫌疑的人后漸漸有了線索，事件背后的兇手終于露出了馬腳，正在他上演推理秀時卻有其他的事情發生。單獨出去的小哀至今未歸，而世良真純也被神秘人物電暈帶走，但這個車上還藏著不一般的人物，最后誰是贏家現在還沒有定論。

小蘭、園子和世良三人在上學途中發現了路旁的遺體，遺體的旁邊留下了用血寫下的“死”字，這就和十年前工藤優作唯一沒有揭穿犯人的事件幾乎一樣，為了調查這兩期案件的共同點，他們打電話給高木警官，但參與十年前案件的目暮警官看過遺體后卻以竊盜事件定性，回憶著十年前的一幕幕柯南依舊沒有明白自己父親的用意。

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。