身體變小后柯南轉入帝丹小學，并結識了步美、光彥和元太。某日，明星洋子來到毛利偵探事務所，說總感覺有人暗中監視她，為了更進一步了解真相，毛利一行人來到洋子住處，可開門后居然有具死尸橫在門口，期間柯南發現了另一名演員優子的耳環并且還注意到洋子的經紀人山岸神態怪異，洋子、山岸、優子到底誰才是真正的兇手。

小五郎的師傅塩田，在劇院找到了處理威脅事件的小五郎，而此時，他們正趕上女主角祥子和男主角宇田彩排一出殉情的戲碼，可祥子卻在演戲中被真正的毒殺，當所有的嫌疑都指向和水杯有關系的館岡和中山時，塩田卻搖頭否認，期間小五郎意外受傷而離開。思考陷入瓶頸的柯南，從塩田突然談起的芥川龍之介的《蜘蛛絲》得到啟示，找出了兇手。

這天，少年偵探團跟阿笠博士一起來到電影“哥美拉”的拍攝現場由博士的朋友三上導演帶著參觀。但這是電影的制片人龜井卻說出了電影要在今年終結的事實。突然從休息室傳出了松井的哀嚎聲，原來松井竟然被人刺殺！當少年偵探團的各位趕到片場時看到了哥美拉刺殺龜井的現場！在追蹤哥美拉后只找到被焚燒的哥美拉服。看似毫無頭緒的現場在柯南縝密的勘察下最終發現了犯人的身份。

委托人為表示感謝，招待小五郎三人溫泉旅行，他們在搭乘湯之山縣的列車上，遇到了兩名爭吵的醫生佐藤、伊達，期間伊達曾生氣離開。換乘休息的途中，警察在與湯之山線列車路線基本相同的花之街線列車上發現尸體，柯南洞察到伊達神情怪異有犯罪嫌疑，可他是怎么樣在兩趟不一樣的列車上游走殺人的？

柯南和小蘭在參加天下第一夜祭時碰到了作家世井，他讓小蘭幫忙拍了幾張照片，這時，橫溝警官找到世井說他的朋友今竹被殺，大家一起趕往犯罪現場，期間，世井用自己的文稿代替今竹的交給了《文藝時代》的記者，種種跡象表明世井就是兇手，可讓人棘手的是此人有不在場證明——相機里那些照片，仔細推敲后柯南發現了其中的破綻。