委托人為表示感謝，招待小五郎三人溫泉旅行，他們在搭乘湯之山縣的列車上，遇到了兩名爭吵的醫生佐藤、伊達，期間伊達曾生氣離開。換乘休息的途中，警察在與湯之山線列車路線基本相同的花之街線列車上發現尸體，柯南洞察到伊達神情怪異有犯罪嫌疑，可他是怎么樣在兩趟不一樣的列車上游走殺人的？

身體變小后柯南轉入帝丹小學，并結識了步美、光彥和元太。某日，明星洋子來到毛利偵探事務所，說總感覺有人暗中監視她，為了更進一步了解真相，毛利一行人來到洋子住處，可開門后居然有具死尸橫在門口，期間柯南發現了另一名演員優子的耳環并且還注意到洋子的經紀人山岸神態怪異，洋子、山岸、優子到底誰才是真正的兇手。

這時，二樓傳來老師們的慘叫，柯南和小蘭跑上去發現下田被人勒死，柯南立即開始找兇器，但并未找到，唯一能確定的是，兇手就在中村、米原和坂井之間，接下來的搜尋中，柯南在下田脖子上發現了頭發，兇手就是那個人！可是該通過誰之口揭穿兇手呢，園子昏睡不了解案情，正值苦惱之時，他想到以工藤的的身份讓小蘭用便攜電話說出真相，而小蘭卻在得知真相后痛哭不已。

柯南小蘭等人在修好高中看棒球賽時，理事長室的優勝錦旗被人割破，就在大家議論誰是犯人時，棒球隊主投小偉自首說這件事是自己做的，而他的母親卻說是她做的，柯南認為事情不會那么簡單，便和園子偷偷溜到理事長室，仔細觀察了錦旗后，他知道了犯人是誰，并利用變聲領結將大家叫到理事長室揭露了兇手。

柯南、小蘭和小五郎碰帶了一個深情恍惚的少女，送去醫院檢查后，醫生說少女暫時失去記憶，幾人從僅有的信息中找到了她所住的飯店，柯南不停的詢問讓少女頭疼而跑出酒店，突然有一輛汽車迎面開來，但少女靈敏被避開，調查過程中柯南發現這名女子身手矯健總能避開危險，她到底是什么人？為什么總遭到襲擊？