小五郎因為中了彩票帶著小蘭和柯南一起享受可以在南紀白濱住上一晚的旅行，并在那里結識了寫生旅行的醫科大學學生新莊真紀，由良達彥，宮原加奈子，藤浩太，三井元，五人之間似乎有著復雜的關系。第二天毛利他們偶然遇見了藤浩。正巧慌張的三井給藤浩的手機打來了電話說三段壁的樹林里發現真紀胸口中刀被殺。而柯南發現散落在現場鑰匙的疑點。

小五郎等人在去海豚樂園的路上，遇到了幾位正在進行大學同學聚會的女子。為了接另一位大學同學，他們一起前往海豚樂園飯店卻意外發現她們等待已久的藤村直美被殺害了。經過調查之后柯南確認了兇手的身份并向大家演示了兇手利用雪糕的犯罪手法。再自己留下的證據面前，兇手最終承認了罪行。

柯南、小蘭和小五郎回家的路上，看到一間公寓里有人發生了爭吵，正準備上前阻止時，一位老人說這種爭吵已成家常便飯，不用理會。然而，第二天居然在這間公寓里發現了尸體，就在小五郎懊悔沒能救人時，事務所突然沖進了一位叫中本的年輕人，他聲稱自己是無辜的，雖然昨晚看似自己和死者在一起發生了爭吵，可這根本就是死者所演的獨角戲，隨后小五郎又找到了能證明他清白的錄音帶，本以為一切塵埃落定，柯南卻發現了其中的蹊蹺。

小五郎的車子出了故障，求助于偶爾路過的橘律師。因為車子一時之間修不好，便到了橘律師的別墅。橘律師因為貪污事件相當出名。突然小蘭發現出海的橘律師的船翻船，橘律師死亡，而柯南也發現原本橘律師身上的救身衣不翼而飛。而橘律師最近收到一個化名“T.K”的恐嚇信。名字縮寫為T.K的熊田達也的嫌疑劇增。

被害的真紀的因為錢包不見了，被疑為是強盜殺人。乍看之下雖然像是強盜殺人，柯南卻肯定兇手是這些大學生一行人中的某人。雖然懷疑藤浩的不在場證明是否可以確立，這時這一行人中復雜的人際關系一點一點浮現出來。這次的殺人事件中，隱藏著另外一個邪惡的計劃。在“沉睡的小五郎”的解說下兇手最終浮出水面來。