柯南等人在來自英國的戴安娜女士的邀請下一起前往倫敦旅行，為了通過關卡，柯南利用灰原的藥暫時恢復工藤新一的身份。到達英國后，柯南興奮的來到福爾摩斯博物館參觀，期間遇到了著名網球選手格拉斯的弟弟阿波羅，柯南以福爾摩斯徒弟的身份從他的口中得知有一名可疑男子給了他一張奇怪的字條，并告訴他將有人死在他的面前，這個男子的目的是什么？字條的內容又有何含義？

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。

來到野營地拍攝宣傳片的話題演員宮坂被殺害，而兇手就在野營地之中。而與宮本有正面沖突的山本，沖田和冴子嫌疑重大。就在柯南去勘察犯罪現場之時，美妃看到鷹山從窗邊逃走，就在眾人追尋鷹人來到懸崖之時發現鷹人已經墜崖身亡！而就在看了沖田的錄像后柯南發現了兇手的犯罪手法，犯人最終也承認了自己的罪行。

阿笠博士帶著少年偵探團一起去參觀西田在家里建造的水族館時，遇到了旅行回來的西田的學生井村，他們用備用鑰匙進了房子，沒想到光彥和元太竟然在廁所的浴缸里發現了西田的尸體，柯南注意到了死者脖子上的針孔、手指上的粘著劑、關閉的浴室電燈，并且還在步美的提醒下看到了水族箱里死去的蝦，這種種跡象表明西田是被人蓄意謀殺的，可是警察確認為這是意外事件，就在他們準備結案時，柯南說出了真相！

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。