小五郎骨折住院，某天夜晚他看到對面的房間有殺人的黑影，匆忙趕去后，卻發現屋里什么都沒有，接下來的幾天，發生了同樣的事情，主治醫師白井說可能是因為疲勞而產生的幻覺，但柯南卻認為事件沒那么簡單，他陪夜的當晚也看到了殺人場景，兩人一起跑出去，當他趕到小五郎身邊時，卻發現小五郎已昏倒，旁邊還躺著已經死去的江藤醫生，小五郎就這樣糊里糊涂的成了「殺人兇手」……

小五郎帶柯南和小蘭為四井集團董事長千金麗花慶生，宴會結束后，大家的車都遭到不明人士的破壞，麗花決定住在別墅，一班追求者也表示留下來陪她。當晚，麗花莫名失蹤，大家在尋找麗花時，二階堂被溺死在噴泉旁邊，之后，小蘭也遭到同樣手法的襲擊，被柯南所救，兇手利用空調致使停電，因此可以確定犯人就是別墅里的人，這時，麗花浸在水里的尸體被發現。

經過小五郎和警察和志的勘查，推斷出由美并非自殺而是他殺，小五郎也下定決心要為由美報仇親手揪出犯人，并將目標鎖定在阿淳、和志、行雄和紀子剩下的朋友中，這時，阿淳說自己曾在五點的時候看到過由美，案件出現了矛盾，死于下午三點的由美怎會在五點的時候出現，這到底是鬼魂還是兇手為了蒙蔽大家采取的手段？

小五郎帶著小蘭等人去京都參朋友的婚禮，在新干線上柯南看見了兩名可疑黑衣男子，他利用阿笠博士送他的眼鏡竊聽到了不得了的事情——這輛新干線上有炸彈并且即將爆炸，眼看黑衣人離開新干線，柯南只能憑自己找到那只裝有炸彈的黑皮箱，鎖定了炸彈所在的車廂后，柯南對車廂里的四人進行試探，卻毫無頭緒，關鍵時刻元太的一句話提醒了他。

柯南和伙伴們去美術館時撿到了一張畫有奇怪符號的紙，大家自行成立少年偵探團去調查這些暗號，按照符號的指示先到達東京塔，在周圍展開偵查卻一無所獲，休息的時候步美的新發現為柯南找到破解暗號的出口，大家一路尋找從東京鐵塔到南部水族館的標記，然而，事情并非那樣順利，柯南能破解暗號嗎？暗中跟蹤少年偵探團的黑衣人又是誰？