少年偵探隊本來是跟著阿笠博士一起出來露營，沒想到居然在森林中發現了一個鐘乳石洞穴，柯南四人立刻進洞探險，卻在這里碰到了一伙兒搬運尸體的歹徒，而柯南為了掩護大家逃跑中彈受傷，之后，便血流不止，元太背著柯南尋找出口，可身后的歹徒也循著聲音疾步追來，失去了柯南的指引，少年偵探團剩下的三人會采取什么樣的行動？

在解開頭發的假象之后警方開始全面調查旅館。柯南推理出了犯人的犯罪手法之后提示小五郎和山村刑警發現報紙里登載的相撲戰績的秘密。之后在眾人的設計中兇手露出馬腳被抓現行。而犯案的動機也是因為五年前搶劫案后劫匪之間的分在不均所引起的。雖然犯人一再的否認但遺留在燈上被壓在灰塵之下的指紋卻說明了一切，罪犯最終承認罪行。

沒想到灰原調配的解毒劑能夠長久的維持這具變大的身體，而與新一能同時出現在小蘭面前的柯南其實也灰原偽裝的，這樣就完全解除了小蘭的懷疑，之后，新一將小蘭約到米花中央大樓的瞭望餐廳吃飯，并想乘此機會表明心跡，然而卻在這時發生了命案，新一暫時拋下小蘭去解決案件，并且成功推斷出了兇手就是大場先生。

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……

大家小心翼翼的吃完晚餐后，這具代替主人的假人偶再次開口并講述了四十年前在這棟別墅中所發生的慘案，而他的目的則是讓悲劇重演，這時，大上祝善當著大家的面中毒死亡，而和小五郎、茂木一起開車去察看吊橋狀況的千間也因車子爆炸而生死未卜，返回別墅之后，柯南、小五郎和茂木在鋼琴房中發現了很多線索，然而卻突然響起了槍聲，三人趕到時，白馬探已經死亡，隨后，槍田郁美的尸體也在電腦房被發現。