小五郎帶著小蘭和柯南來到“黃昏別館”，途中還偶遇了同是偵探的千間降代，當他們到達之后才發現，此次受邀前來的茂木遙史、大上祝善、槍田郁美和白馬探都是名偵探，而在這棟別墅內隨處可見陳年的血跡。在晚宴上，本以為能一睹這位別墅主人尊容的各位偵探卻掃興的發現，他居然頭戴面罩，并且還阻斷了所有道路，要求偵探們在這棟孤立無援的別墅內幫他尋找寶藏。

為了采集蘑菇少年偵探隊一行人全部進了山里，忙著采菇的時候，元太竟然誤入狩獵區。無奈之下，大家只好兵分兩路分頭尋找，沒想到灰原和光彥居然發現被人獵殺的尸體，害他們自己反成了射殺的目標。另一邊，找到元太之后，大伙兒便和三名獵人一起沿著山區的小路尋找灰原和光彥的蹤影。

小五郎等人為了品嘗當地出產的優良啤酒，便來到了有森旅館。在那里碰到了前來視察娛樂場所企業家城完英彥跟他的妻子演員備前千鶴。但夫妻的氣氛卻有些意外的尷尬。備前千鶴對飯店里的料理百般挑剔，態度非常惡劣。次日小蘭和柯南眾人去郊外燒烤。夜間，眾人回到旅館之后丈夫英彥發現千鶴一直鎖在房間里不出來，進去之后發現千鶴竟已經死亡！

為找尋更多的線索，服部向胴口詢問起袴田與垂見之間的恩怨，不想他卻避而不答反而找來袴田教訓服部，之后他又遇到了當時在二館外的學生，據目擊人說所，案發時他們曾看到一個頭戴面具，身背護具袋的人進出這里，聽到這些證詞之后，服部終于知道了兇手是誰以及他所使用的手法，而此時，柯南等人也趕到了比賽會場，聽了警察對案情的描述之后，柯南急忙趕往服部所在的二館倉庫，卻發現服部早已將兇手制服。

宇佐美過去曾殺害過被害者的孩子。而喝醉酒的宇佐美對事件記憶不清，這樣為案件辯護的英理看來沒有勝望。小五郎雖是想證明宇佐美的不在場證明，卻作為檢察官方面的證人出庭。對疑點懷有疑問的柯南讓小五郎作為辯護方證人再次出庭，進行了新的推理最終指出了犯人的真實身份。美真治的嫌疑終被洗清。