去趕海的柯南和小哀，阿笠博士和少年偵探團的各位，在那兒結識了悶悶不樂的大學生牛込嗣夫。后來，牛込迂的社團成員三瀨隆、八島光枝、久津梢子買東西回來。路上4人的神情十分奇怪、一吃完午飯便回去了。之后，柯南留意到牛込忘了拿耙子，當元太等人吧耙子送去給牛込趕到停車場時時卻發現了牛込已經死在車內！

新田太太在路上偶遇買蛋糕的柯南和小五郎，于是，她急忙將小五郎拉到自己鄰居山本的住所，拜托他處理山本自殺的案件。從現場來看，死者山本是坐在沙發上，嘴巴大張用自己的改裝手槍結束生命，同時在扣動扳機的瞬間也打破了裝有蝴蝶的恒溫箱，柯南認為這是一起謀殺案，但是兇手是如何讓死者嘴巴大張，從而營造出自殺狀態？

深夜從酒館醉醺醺出來的小五郎在回家的路上差點被建筑鋼條砸死，回到家后又收到了一條恐嚇他的短信，就在他回想與誰結仇的時候，小蘭發現這根本不是小五郎的手機，外套也是一個叫木村的，雖然被威脅的人不是自己的爸爸，但小蘭還是很擔心，在第二天調查的時候突然有一輛卡車沖向他們，所幸躲得快才沒有受傷，調查不斷深入，柯南察覺到了其中的端倪……

隨著調查的深入，柯南知道了搶劫珠寶的并不是死者后村，而另有其人，這個人不僅是搶匪還是殺人兇手，為了讓兇手老實認罪，柯南重現了當時搶匪跳樓的場景，并找到了足以證明他就是兇手的證據。案件結束之后，佐藤警官找了高木原本打算送給她的胸針，可沒想到佐藤警官竟然對珠寶沒有興趣，這時，高木警官才意識到這一切都是由美的“陰謀”。

在趕來支援的FBI的幫助下，柯南他們將獨自駕駛摩托的水無包圍，然而，馬路上卻出現了一個撿球的小男孩，為不傷害小孩，水無出車禍受傷。另一邊，今恩在水無換下的衣物里發現了粘在鞋底的發信器和竊聽器，便臨時決定變更目標向米花鎮駛去，柯南察覺到他們的行動，意識到小五郎性命堪憂，也匆匆趕往米花鎮，而此時黑衣組織已經瞄準了小五郎……