柯南在和阿笠博士，步美等人一起去酒店吃自助餐的時候，將事情的來龍去脈全部告訴了灰原，沒過一會兒，高木警官趕來辦案，柯南詢問后得知這家酒店里的一家藝人事務所社長被人槍殺，在他的提醒下，警察抓到了三名有嫌疑作案的人，而其中一名竟然是FBI的搜查官卡梅隆，因為不能暴露身份，所以他接受偵訊時支支吾吾的表現更顯可疑，于是，柯南打電話給茱蒂老師讓她前來解圍。

根據死者身上殘留的余溫，新一和服部推斷出兇手就在這附近，他們借用偶然碰見的高木警官的權力封鎖了收費站，并且很快將犯人鎖定在三個人身上，之后，他們又在死者的車窗上發現了兩個小孔，這無疑是揪出兇手的關鍵性線索，然而，灰原給新一的藥即將失效，新一該如何應對？小蘭一直吞吞吐吐想要告訴他的話又是什么？

柯南、小蘭和園子一起去醫院看望國中同學的時候，遇到了拿著照片四處詢問的本堂英祐，照片上的人正是水無憐奈，但英祐卻堅持認為水無憐奈和姐姐是兩個人，于是，小蘭打電話給水無憐奈的超級粉絲庵野進行確認，沒想到對方竟然說她打錯了，隨后一行人來到庵野家，他的母親正準備出門取錢，柯南察覺到事有蹊蹺，斷定讓她打錢的那個人根本就是詐欺犯，在大家的幫助下，詐欺犯被送往了警局，而尋找水無憐奈也進入了正題。

對三天后即將失效的殺人案兇手不斷發出挑釁言論的犯罪心理學家平棟堂次，在自己家中遭到殺害，兇手在他的背上刻下了Z字型傷痕。為找尋更多的線索，柯南等人跟著高木警官來到了二十年前的受害人家中詢問相關案情，雖然只得到了零星線索，但柯南卻將它們串聯起來并發現了共同點，那就是這四名被害者或許是一起打麻將的牌友，于是，高木和柯南等人決定順藤摸瓜，逐一調查他們可能去過的麻將館。

柯南認為這并非單純的自殺事件，期間一定存在兇手X，于是他匆忙跑去調查，與此同時，原本陪委托人床前小百合慢跑的小五郎也察覺到了蛛絲馬跡，當他趕到與浦生良造初次見面的餐館時碰巧遇見了柯南，兩人一起尋找線索，雖然關鍵性的證據被暗中襲來的兇手搶走，但小五郎還是知道了兇手是誰，面對真相與友誼，身為偵探的小五郎該做何選擇？