照經營管理出租公寓的桐谷貴江婆婆的說法，小五郎每個禮拜都會到她家里幫忙解決難題，對此感到難以置信的小蘭和柯南一起來到了桐谷婆婆家里等待，而出現的卻是自稱婆婆孫女男友的恩田，而他特地打扮成小五郎的目的只是為了探望婆婆的情況。婆婆管理的出租公寓內傳來了慘叫，作為房客的傅川先生被害，而真正的兇手就在發現尸體的三個房客之中。

毛利偵探事務所突然出現了一個帶著手槍和炸彈的男子，他將小五郎、小蘭和在之前案件中結識的小蘭的新同學世良真純都挾持成人質。這個名為沢栗熏的男子是一個月前在溫泉旅館自殺的推理小說家沢栗未紅的哥哥，他因為不相信妹妹的死是自殺，因此前來要求沉睡的小五郎替他解開案件背后的真相，而他所帶來的三位女士也正是他懷疑的對象，他揚言找到真兇后自己將會與對方同歸于盡，面對如此棘手的案件，柯南該如何解決平安救人質？

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？

在小蘭做出大膽舉動的同時新一也開始了推理，當沢栗熏得知最后離開妹妹房間的人是光井后，便將槍口指向她，但新一卻說兇手不是她，緊接著他說起了死者的成名推理作品，將沢栗未紅與書中主人公的命運向聯系，正是這種亦真亦幻的錯覺導致她自殺死亡，聽到新一這樣的推理，沢栗熏難以接受，就在他精神崩潰之時，警察沖進來將他制服，雖然最大的威脅解除，但這起案件并未結束。

撿到地圖上的四個記號讓光彥等人認為將會有案件發生，少年偵探團再次出動逐戶去敲門提醒，而這四戶中的香月先生卻意外身亡。調查回來的柯南遇到了發現香月先生的小狗酷兒，趁光彥等人不注意而被偷走的地圖正是酷兒的主人八木澤先生為了遛狗理由而畫下的，偷走這樣地圖的無疑就是這次事故的兇手，而關鍵詞則是香煙。