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。

為了查出監禁高木警官的地點，警方持續搜查的時候三位關系者漸漸浮上臺面，鎖定了可能是嫌疑犯的人后警方馬上進行潛入，雖然向嫌疑人澄清了事件的真相，但早已服毒的嫌犯在沒有說出監禁地點的情況下死亡。另一方面，好不容易掙脫了雙腳束縛的高木警官丟下了腳邊的布后卻發現了綁在木板下的定時炸彈。

毛利收到的信件上寫著有人要殺害美術館館長的內容，前去拜訪的柯南等人目睹了好幾次差點讓館長喪命的危機。而今天前來拜訪的赤座先生已經被殺害，懷疑壬生小姐行跡可疑的柯南和小蘭正準備親自聯絡警方的時候卻遭到了襲擊，美術館里的三個員工是共犯，而館長現在將要面臨危險。

通過大和警官對若松社長死訊的調查，已經被毒殺的玉郎便是殺害自己父親若松的兇手，這使案件更加撲朔迷離，柯南和服部一方面拜托高木警官改變方向調查仰慕若松社長的人，一方面開始調查玉郎中毒的原因。找到玉郎中毒原因的柯南和服部把目標鎖定在大家的拖鞋上，唯一沒被檢查的社長夫人卻死在了自己的房間里。

急著跑進偵探事務所的千葉警官拜托小五郎找人，與他在咖啡館相識的美緒小姐最近遭到了恐嚇，從廁所回來的千葉警官得知美緒小姐似乎遇到了什么事而逃回家中，四處尋找拿錯雨傘的美緒小姐時千葉警官又遭到了不明車子的襲擊。正在和小五郎他們四處尋找美緒的千葉接到了通報，而卷入殺人事件中的年輕小姐便是美緒。