接受汀小姐的邀請小五郎一行人來到了大濱海岸，在汀小姐的家里小五郎等人遇到了她的丈夫海四郎，兩人因為沖浪的事情起了爭執。傍晚海四郎找到小五郎等人表示汀小姐不見了，看到汀小姐發來的短訊后海四郎先行回到家中，而第二天早上小五郎等人卻在海灘上發現了汀小姐的尸體，而她的尸體旁邊卻沒有留下任何足跡。

根據綁架犯的做法柯南判斷是熟悉阿笠博士家的人所為，而最近前來查看古董壺的三組人便成了被懷疑的對象，他們所發來的小貓照片是小蘭媽媽上傳的音像，而這一切只是為了帶走步美的借口，因為他們真正的目的是阿笠博士價值連城的波斯地毯。通過阿笠博士對三組人的描述后柯南鎖定了目標，而步美的耳朵和真正地毯上都留有決定性的證據。

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？

從純夏女士的電話留言和宅司的表情中柯南看出了這并非是正當防衛，而是宅司利用自己太太的習慣策劃的謀殺，他的所作所為會讓夫妻之間走到盡頭。得知妻子沒有生命危險的宅司從安心到負罪感到恐懼的變化驗證的柯南的推理，他與灰原在阻止了宅司自殺后解除了夫妻倆的誤會，知道真相的宅司陷入了無盡的悔恨之中。

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。