雖然少年偵探團(tuán)被發(fā)現(xiàn)且命懸一線，不過(guò)幸好柯南及時(shí)趕到，大家得以解救，至于這個(gè)黑衣女人根本不是組織里的人。回家的路上，灰原識(shí)破柯南的身份并說(shuō)自己是黑衣組織的人，而阿笠博士現(xiàn)在已經(jīng)……，聽(tīng)到這些，柯南匆忙趕去博士家卻發(fā)現(xiàn)博士安然無(wú)恙，而這時(shí)灰原也回到家，原來(lái)她因?yàn)榻憬愕氖虑橐呀?jīng)背叛了組織并且服用了和柯南一樣的藥讓身體變小，走投無(wú)路之下來(lái)到工藤家，被博士發(fā)現(xiàn)而收留。

服部平次邀請(qǐng)柯南與毛利和小蘭來(lái)大阪參觀旅行，一行人在旅行途中遇上一件離奇墜樓死亡事件。而這與之前的殺人案有著驚人的相似，疑似連續(xù)殺人案件。在柯南與平次對(duì)案情細(xì)心的推敲下發(fā)現(xiàn)整個(gè)案情指向一位女關(guān)系人，而就在這時(shí)她卻慘遭滅口，案情越趨險(xiǎn)。

小蘭的班上轉(zhuǎn)來(lái)了一個(gè)叫伊東玉之助學(xué)生，受到他的邀請(qǐng)小蘭和柯南一行人來(lái)到他的劇團(tuán)參觀排練過(guò)程，柯南發(fā)現(xiàn)成員之間似乎有什么問(wèn)題，沒(méi)過(guò)多久一樁殺人案件發(fā)生了，案發(fā)時(shí)所有人正好都在舞臺(tái)排練，而且柯南等人就坐在觀眾席，那個(gè)逃過(guò)柯南和劇團(tuán)人視線犯案的兇手應(yīng)該就在其中。

雖然現(xiàn)在清楚了兇手的犯案手法，但還是不能將犯人鎖定在一個(gè)人身上，這四名一同前來(lái)的朋友都有犯案的嫌疑，柯南在廁所外面和內(nèi)部都發(fā)現(xiàn)了地上帶有血跡的線條，并且他還從四人的交談中得知半年前因散彈槍走火而死亡的成田，經(jīng)過(guò)推斷，他已經(jīng)知道了真相，就在這時(shí)，小五郎卻叫來(lái)所有人，說(shuō)他已經(jīng)知道了誰(shuí)是真兇！

柯南在死者村西真美家發(fā)現(xiàn)了四處疑點(diǎn)，在少年偵探隊(duì)的提醒和暗示下，高木終于知道了案件的真相，大家找到真兇用證據(jù)讓他承認(rèn)罪行。而另一邊，杯戶美術(shù)館則即將在市民的矚目和阿笠博士的熱帶彩虹炸彈中爆破，可佐藤警官和東田還在美術(shù)館內(nèi)，情況危急，佐藤警官真的會(huì)葬身美術(shù)館嗎？