小五郎等人在去海豚樂園的路上，遇到了幾位正在進行大學同學聚會的女子。為了接另一位大學同學，他們一起前往海豚樂園飯店卻意外發現她們等待已久的藤村直美被殺害了。經過調查之后柯南確認了兇手的身份并向大家演示了兇手利用雪糕的犯罪手法。再自己留下的證據面前，兇手最終承認了罪行。

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……

服部在參加劍道比賽的時候，竟然發生了命案，死者是大學生劍道選手垂見，然而奇怪的是，尸體不知道被什么人從第二會館倉庫搬到了游泳池的更衣室，為了趕在柯南等人到達大阪之前破案，服部匆忙離開比賽會場展開調查，雖然與垂見同隊的面谷、胴口、小手川和袴田嫌疑最大，但卻找不到有力的證據也無法解釋尸體如何移動，就在服部著急破案之時，服部的勁敵沖田上場連連擊敗他的隊友。

柯南將園子麻痹，借用變聲器將四個嫌疑犯中的其他三名排除，那么，剩下的那一個人就是兇手，之后柯南又拜托高木警官和小蘭將案發時尾藤仍在進行格斗的場景重現，戳穿了兇手混淆大家視聽的手法，至于兇手所使用的兇器雖然很早就被丟棄，但還是被柯南發現，兇器就在……

步美無意中看到了連續縱火的犯人，便前去警局做相關的供詞，之后，少年偵探隊與高木和佐藤警官開始展開調查，然而沒想到當天居然是佐藤父親的殉職忌日，大家也不禁談起了這件“愁思郎案件”，佐藤警官還碰到了父親高中時的老友，這時，目暮警官打來電話讓白鳥和高木前去抓捕縱火犯嫌犯，期間高木想通了十八年前所發生的案件的真相，可當他打電話給佐藤時，卻沒有注意到兇手就在身后。