柯南與伙伴們一起搭乘上了鈴木號特快車參加活動，位于八號車的伙伴們神情非常詭異，車廂里舉辦的是推理游戲，柯南和少年偵探團等人也順勢參加，而小哀能夠清楚的感受到暗地里接近她的黑影，正在進行的推理游戲竟然轉變成了真正的密室殺人事件，柯南能從人群中揪出兇手來嗎？

被襲擊的迫田暈倒前指向了小蘭，擁有空手道段數的小蘭被懷疑，尋找到目擊證人的柯南還從飾演過蝴蝶夫人的兩位演員身上找到了小蘭飾演角色的原型，而劇本內第二起殺人事件的死亡訊息也不知道蘊含著什么意義。案件變得更加撲朔迷離，擁有犯罪嫌疑的人越來越多，而在案件還沒解決的情況下又有人遭到了襲擊。

警方將嫌疑人鎖定在三個人身上，考慮到兇手很可能是關西人，服部要求親自對他們進行偵訊，這些人分別是須貝、甘粕和東條，他們都聲稱自己是地道東京人，并且偵訊期間并沒有發現什么異常，之后，在旁吃飯的小蘭等人提供了一些線索，這讓柯南茅塞頓開，原來兇手就是那個人！他讓餐廳為這三個嫌疑人分別準備一碗味增湯，并說只要喝下就能真相大白。

在小蘭做出大膽舉動的同時新一也開始了推理，當沢栗熏得知最后離開妹妹房間的人是光井后，便將槍口指向她，但新一卻說兇手不是她，緊接著他說起了死者的成名推理作品，將沢栗未紅與書中主人公的命運向聯系，正是這種亦真亦幻的錯覺導致她自殺死亡，聽到新一這樣的推理，沢栗熏難以接受，就在他精神崩潰之時，警察沖進來將他制服，雖然最大的威脅解除，但這起案件并未結束。

在砂田善三叔叔的邀請下園子、小蘭和柯南一起來到溫室觀看開花的金琥，在參觀的過程中愛發脾氣的善三叔叔和自己的兩個兒子因為遺囑的事情起了爭執。吃過八代小姐做的晚飯后柯南等人聽見了溫室的警報聲，趕過去的他們看到的是握著遺囑驚慌失措的康之，而砂田善三已經死在了溫室里。