阿笠博士住在鄉下的老友龍太郎那里剛好有元太他們想要的深山楸形蟲，在柯南等人捉蟲回來時卻發現龍太郎大叔倒在了地上，門口的佛像也不翼而飛，再留下“深山楸形”幾個字后龍太郎便暈了過去。與龍太郎有土地邊界問題糾紛的周平和時常會偷盜佛像的慶都因與“深山楸形蟲”有關系而被懷疑，經過調查而前往道之站的柯南認為兇手另有其人。

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。

正在進行的推理游戲卻變成了真正的殺人事件，在列車到達名古屋前柯南他們要在乘客中揪出真正的兇手來，在他們四處尋找線索的時候灰原卻忍受著內心的煎熬。內心忐忑不安的灰原正在受到組織的威脅，組織的黑影已經更近一步接近灰原，她絕對不能以這種摸樣被人殺害。

揭開暑假序幕的星期天，阿笠博士陪著少年偵探團看完電影后往家趕，在電車上他們看到遠方的樓頂上發生了命案，但到達現場后目擊墜落的時間卻是他們看到案情發生后的10分鐘。五層的建筑不可能墜落這么長時間，為了找出案情的真相柯南立即對案發的大樓展開了調查。

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。