為了補償先前被卷入鈴木號特快車內發生的恐怖事件，園子邀請毛利一家和柯南前往度假，而暴露身份的波本竟然以網球特別教練的身份也出現在那里，被球拍砸到的柯南不幸受傷，簡單的治療之后他被帶到附近網球社成員的別墅休息，當他醒來時卻發現房間里有一具不自然的尸體。

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。

以大阪發生的事件為契機，平次等人特地來到東京搜查，事件現場是一所公寓的房間，經過柯南和平次的調查后判定這是一起自殺案件，利落解決案件的柯南等人準備乘坐電梯回去時又發生了命案。乍看之下發生在眼前的是自殺案件，但柯南和平次發現了很多疑點，根據高木警官打聽的結果，柯南等人鎖定了三名嫌疑人。

為了完成寫生作業的少年偵探團來到了米花市的郊外，在那里他們看到了草叢上的UFO，而這與一起殺人事件有著關聯。正當柯南等人詢問高木警官時UFO的主人小沼博士出現了，在調查研究所時發現了死者和自己要好的大哥萬年先生都為大藏工作，小沼先生正好買了大藏的字畫，而身藏巨款的大藏臨死之前告訴死者和萬年的訊息便是UFO。

八號車廂里的殺人事件已經偵破，而有希子與苦艾酒的對峙還沒有結束，在八號車廂制造火災假象后等待著小哀的是波本。與苦艾酒所計劃的一樣，隨著列車的爆炸苦艾酒的任務也告一段落，正在品味勝利成果的她卻又看到了和少年偵探團一起的小哀，這一切的背后還有所隱藏，前來協助柯南的究竟是何方神圣？