服部在參加劍道比賽的時候，竟然發生了命案，死者是大學生劍道選手垂見，然而奇怪的是，尸體不知道被什么人從第二會館倉庫搬到了游泳池的更衣室，為了趕在柯南等人到達大阪之前破案，服部匆忙離開比賽會場展開調查，雖然與垂見同隊的面谷、胴口、小手川和袴田嫌疑最大，但卻找不到有力的證據也無法解釋尸體如何移動，就在服部著急破案之時，服部的勁敵沖田上場連連擊敗他的隊友。

目暮警官在現場調查時發現，不管是氣窗還是屋內被封鎖上的門，都沒辦法通過，能夠進出的只有被蘇芳上了兩道鎖的門，并且還在每個面具的嘴邊都發現了被害者的血，由于沒有在雪地上找到兇手出入的腳印，所以有可能犯案的就是屋子里的七個人，警方對他們逐一進行偵訊，在他們的口供中，柯南發現有一人很可疑，雖然柯南曾掉入兇手的陷阱，但在想明白了事情的始末后，真相卻只有一個！

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。

青野木亮藏是在形成密室的茶室中被殺的，橫溝警官開始詢問時卻發現沒有人到過茶室,所有人都有不在場證明。在調查茶室外圍的時候柯南發現了兇手的犯罪手法和證據。“沉睡的小五郎”召集大家道出了兇手利用一根繩子的作案手法和犯人的身份。在鐵證下兇手終于承認自己的罪行并道出了原因。

雖然對現場進行了調查，但警方無論如何都找不到決定性的證據，束手無策之時，小五郎提出了他的自殺論，并且得到了目暮警官的認同，就在警方準備以自殺結案時，話劇中的黑衣騎士突然出現，在否定了自殺論之后，他摘掉面具，而面具下面正是那張讓小蘭朝思暮想的面容，沒錯，真正的工藤新一登場，在進行了一番精彩絕倫的推理后，他卻再次昏倒……