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(xiàn)犯案的兇手應(yīng)該就在其中。

靜岡縣的橫溝警官特地找到小五郎拜托他調(diào)查一起怪異的案件，此次案件的受害者是演員小宮山，雖然被害者只有一名，但是前來(lái)自首說(shuō)自己是兇手的卻有三人并且這幾人都有理有據(jù)的說(shuō)出了自己的動(dòng)機(jī)和行兇方式，由于事情緊急，橫溝希望小五郎可以盡快做出推理。趕到案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，柯南再次對(duì)證人進(jìn)行詢(xún)問(wèn)，并得知了事情的真相，兇手是自首三人中的一人？還是另有神秘四人？

原來(lái)這名行跡可疑的女士是柯南的媽媽有希子，她將此行的目的告訴柯南后，大家就一起聚到休息室聽(tīng)小五郎的推理，期間，警察在隧道里淺間的尸體上發(fā)現(xiàn)了膠帶碎片，突然靈光一現(xiàn)，柯南知道了誰(shuí)是兇手以及他的犯案手法，卻苦于沒(méi)有證據(jù)，按照小說(shuō)的劇情，柯南還有被殺的可能，苦惱之時(shí)，有希子提議干脆將計(jì)就計(jì)讓兇手自己現(xiàn)身，于是一場(chǎng)揪出兇手的好戲上演。

雖然少年偵探團(tuán)被發(fā)現(xiàn)且命懸一線(xiàn)，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。

服部把武田家的人和羅伯叫到發(fā)生兇案現(xiàn)場(chǎng)的二樓倉(cāng)庫(kù)，柯南將小五郎麻醉，在黑暗之中道出兇手所使用的手法，當(dāng)被問(wèn)及兇手是如何在這個(gè)形如密室中的倉(cāng)庫(kù)作案時(shí)，柯南的回答卻是兇手根本沒(méi)有出現(xiàn)在兇案現(xiàn)場(chǎng)，那么兇手到底如何作案？信一為何會(huì)虐待自己的女兒美紗？美紗自殺的真正原因到底什么？是怎么樣的誤會(huì)導(dǎo)致武田家頻頻出現(xiàn)慘案？