以幕末的長崎為舞臺，有坂本龍馬擔任的偵探而活躍的推理劇，正在負責寫腳本的編劇家耕作先生突然消失蹤影，只寫了一半的劇本則委托小五郎先生幫忙推理出劇中的真正犯人，調查了耕作房間的柯南等人發現了許多古董美術品竊盜團的簡報，這一切似乎都有著隱情。失蹤中的耕作先生利用郵件將后續的劇本傳送過來，在劇本中出現了奇怪的臺詞。

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？

泡沫、熱氣和煙的實驗與室溫并沒有關系，在聽到三人單獨的問話后柯南鎖定了兇手。再次來到公寓的柯南又實施了實驗，事發時吵鬧不停的鬧鐘和他們到達案發現場的時間成為了案件的突破口，而柯南也明白了制造出不在場證明假象的手法，案件的真相終于揭曉，而在真相的背后又隱藏著不為人知的悲劇。

揭開暑假序幕的星期天，阿笠博士陪著少年偵探團看完電影后往家趕，在電車上他們看到遠方的樓頂上發生了命案，但到達現場后目擊墜落的時間卻是他們看到案情發生后的10分鐘。五層的建筑不可能墜落這么長時間，為了找出案情的真相柯南立即對案發的大樓展開了調查。

少年偵探團和阿笠博士被之前在露營認識的夫妻招待吃烤肉，柯南等人受到了夫妻倆的熱情招待，當他們還在吃烤肉時丈夫表示找不到手機，夫妻兩人便一起去客廳尋找，但手機卻在庭院的椅子下面，當步美拿去給他們時卻看到了駭人的一幕。事件看似是丈夫采取防衛時不小心將刀刺向了妻子，但柯南卻從事件中感受到了強烈的不協調感。