少年偵探團在幫助真央尋找小狗的時候遇到了千葉和高木，偽裝成小五郎聲音的柯南從目暮警官哪里得知了發生的事件，中午左右的兩起爆炸事件的嫌犯已經抓住，但裝有最后一枚炸彈的狐貍宅便車卻被毫不知情的劫犯搶走，而真央的小狗正是在這個被劫走的車里。為了防止意外再次發生，柯南帶領著少年偵探團們一起尋找車子的下落。

柯南與伙伴們一起搭乘上了鈴木號特快車參加活動，位于八號車的伙伴們神情非常詭異，車廂里舉辦的是推理游戲，柯南和少年偵探團等人也順勢參加，而小哀能夠清楚的感受到暗地里接近她的黑影，正在進行的推理游戲竟然轉變成了真正的密室殺人事件，柯南能從人群中揪出兇手來嗎？

在園子的邀請下，柯南、小蘭隨她一起前往杯戶飯店享用“蛋糕吃到飽”，然而在搭公車的途中他們遇到了一位截拳道高手，這位與小蘭勢均力敵的對手到底是什么人？到了杯戶飯店后，得知蛋糕吃到飽餐廳已經截止入場的小蘭和園子大失所望，這時，突然傳來尖叫聲，有一名男子從高處墜樓身亡，目擊人晝川表示樓頂有人影閃過，但當柯南趕到樓頂時卻只發現了外套和鞋子。

這起靈異殺人事件所用到的手法柯南和平次基本都清楚了，在他們為大家揭示了這些看似詭異的手法后又發生了命案，這次被害的是消失已久的長女。案件又陷入了謎團，擔心被害的人們都躲在自己的房間里，而女仆小光的一個提示讓柯南和平次找到了新的線索，但他們現在還缺少決定性證據。

警方、柯南以及公車上遇到過的偵探世良真純一起進入別館進行調查，他們在二樓發現了帶有釣魚線的電動輪椅，在死者墜落的六樓發現了窗戶下方的油漆和油桶，加之別館使用的是前后各有一扇門的電梯，將這些線索全部串聯起來之后，柯南發現兇手就是那個人！世良先柯南一步破解案件并場景重新，然而結果卻并非大家所期待的那樣，人偶并沒有墜樓，到底是哪里出現了錯誤？