因為以全場觀眾為人質(zhì)，歹徒更加猖狂，在帶走了五千萬元之后，又要求在比賽結(jié)束前追加十億元，否則就射殺觀眾，他還揭露出了隱藏在人群中的警察并讓他們撤離。雖然暮目警官趁著歹徒打電話的機(jī)會讓在現(xiàn)場的警察搜尋可疑人士，但卻一無所獲，歹徒到底是怎么打電話且同時觀察觀眾席上的動靜呢？又是如何避開大家的耳目呢？

小五郎帶小蘭和柯南去日賣樂園游玩，正好碰上劇場演出，假面超人的表演橫跨整個樂園，可就在他表演從高空彈跳的動作時，腳踝的橡皮突然斷裂，假面超人的表演者西野掉落河中而死，這起案件乍一看是意外，但柯南注意到橡皮有灼燒的痕跡并非自然斷裂，于是推斷出這是謀殺，在對案發(fā)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查和相關(guān)人員的偵訊后，兇手浮出水面！

學(xué)校里最近發(fā)生了很多詭異的事情，而且教導(dǎo)主任在沒請假的情況下也消失了好幾天，當(dāng)柯南向老師和校長問及此事時，大家也都避而不語，為調(diào)查真相少年偵探團(tuán)夜探帝丹小學(xué)，附有學(xué)生名字的娃娃，移動的人體模型，窗戶后面的黑影，樓梯上的煙霧和扶手上的紅色顏料，以及自己班級里突然出現(xiàn)的十幾個黑影，雖然這一切看似撲朔迷離，但是真相只有一個。

雖然少年偵探團(tuán)被發(fā)現(xiàn)且命懸一線，不過幸好柯南及時趕到，大家得以解救，至于這個黑衣女人根本不是組織里的人?；丶业穆飞?，灰原識破柯南的身份并說自己是黑衣組織的人，而阿笠博士現(xiàn)在已經(jīng)……，聽到這些，柯南匆忙趕去博士家卻發(fā)現(xiàn)博士安然無恙，而這時灰原也回到家，原來她因為姐姐的事情已經(jīng)背叛了組織并且服用了和柯南一樣的藥讓身體變小，走投無路之下來到工藤家，被博士發(fā)現(xiàn)而收留。

柯南在死者村西真美家發(fā)現(xiàn)了四處疑點，在少年偵探隊的提醒和暗示下，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，佐藤警官真的會葬身美術(shù)館嗎？