柯南認為這并非單純的自殺事件，期間一定存在兇手X，于是他匆忙跑去調查，與此同時，原本陪委托人床前小百合慢跑的小五郎也察覺到了蛛絲馬跡，當他趕到與浦生良造初次見面的餐館時碰巧遇見了柯南，兩人一起尋找線索，雖然關鍵性的證據被暗中襲來的兇手搶走，但小五郎還是知道了兇手是誰，面對真相與友誼，身為偵探的小五郎該做何選擇？

柯南、少年偵探團、哀、阿笠博士來到阿笠博士友人所在村莊觀光，在夜晚的溪邊等待放螢火蟲時，村長的兒子中嶺和助手垂水乘坐運送螢火蟲的貨車到達。垂水打開貨車上的箱子，螢火蟲便成群結隊的飛了出來。元太為了要抓螢火蟲，爬上了貨車，隨手拿走了貨車上的手電。在大家陶醉于欣賞螢火蟲時，助手垂水接到一通中嶺打來的電話，說中嶺在烏帽巖，救命。柯南等人到達時，發現中嶺已經死在車內，地上放著疑似有毒的飲料瓶，車內還飛著一只……螢火蟲。。。

當晚，這名潛入醫院的黑暗組織同伙南田陸道果然展開了行動，但同時FBI也暴露了行動，南田陸道在驅車逃跑的過程中舉槍自盡，雖然柯南破壞了他的手機但他還是通過其他手段將搜集來的信息傳給了組織。既然事情發展到這種地步，轉院無疑就是在向黑暗組織昭示水無憐奈就在這里，所以只能另想對策。另一方面，英祐伺機潛入了水無憐奈的病房，并發現她早已從昏迷中蘇醒。

最有可能犯案的就是第一個沖進房間的染井社長，于是，高木打電話給公司，其中有同事表示曾在案發時間見過染井出入藥店，而這件事也從藥店員工那里得到了證實，這無疑是染井擺脫嫌疑的最好證明，可他為何只字不提？之后，柯南又注意到了桌子上的蛋糕，在他的提醒下，高木還原了被偽裝的案發現場，事已至此，染井主動承認自己的罪行，但柯南卻指出兇手另有其人。

死羅神和服部一唱一和，兩人一起揭穿了假新一的身份并且還將當年村長及其妻子遇害一案再次向大家說明，而這個死羅神自然也就是工藤新一本人。案件結束后，新一的身體再次發生變化，幸虧灰原的及時趕到，新一才保住了秘密不被發現，在驅車回家的途中，一輛車很危險的在馬路上行駛，當大家努力將其攔下后卻發現開車的人已被人勒死。