步美有個朋友答應送給她豪華的七段裝飾人偶，因此步美約柯南等人來到此人家中。正巧同幢公寓里住的津曲水貴與古董鑒定師三重芳春也來到這戶人家，希望主人能轉讓一幅價值數千萬的壁畫。女主人觀野節子和繼母彌生拒絕了2人的請求，但就在主人外出后，那幅壁畫失竊了。在警方的調查下少年偵探團的各位發現了現場的些許的不自然的地方!

某個星期日，柯南和小五郎在樓下喝咖啡的時候，從店員阿紫那里聽到了一件奇怪的事情，一位客人用完餐之后將手機落在了店里，期間，阿紫曾接到過三通電話，最奇怪的就是最后一次，柯南和小五郎查看手機，發現這里面所存的號碼和名字全部都是虛假的，就在二人毫無頭緒的時候，由美拿著這家店的發票找到這里，而這些發票的持有者正是手機的主人，由美說這個人已經出車禍死亡，為了調查事情的真相，柯南建議給電訊公司打電話查詢。

藤枝干雄被殺，雖然家中每個人的反應有著微妙的差別，但卻都有不在場證據。在警方的調查之后，在妃英理和有希子的推理下判定為內部作案。而在有希子詢問了園丁土肥之后眾人又發現了新的疑點。在父親工藤優作的暗示基礎上，柯南了解了兇手作案的手法，而最終有希子在柯南的幫助下揭開了事件的謎底。

就在警方和小五郎集中精力思考兇手是如何調換毛巾時，柯南卻重返飯桌，回憶當時自己為拿醬油和辣油轉旋轉桌面時的場景，這時他突然想到或許兇手根本就不是用有毒毛巾殺人的可能，在向鑒識人員確認了自己的想法后，兇手浮出水面，他讓所有人都按照案發時的位置做好，并重現當時的場景，而兇手卻在不知不覺間自己露出了馬腳。

柯南他們與正在公園找尋東西的高木刑事相遇。原來他在這里調解吵架后，不小心把遺失了警察手冊。高木刑事調解的當事人之一是無名的歌手半崎，好象就住在公園附近。柯南他們分頭找尋半崎，卻不見他人影。正要放棄時半崎在公園里出現。柯南眾人發現半崎的疑點，在偵查推理之后眾人救下了顯遭殺害的杉山。高木也找回了自己的警察手冊。