少年偵探團幫隔壁班浩樹找貓的時候，無意中在一戶人家的浴室里發現尸體，柯南趕緊叫來警察調查，開門的是一個脾氣很差的大叔，柯南沖進浴室卻發現尸體不見了，而這個大叔卻表示什么都不知道，自己則回二樓去睡覺讓警察隨便找，這時，臭脾氣大叔的弟弟回家并幫忙一起尋找，經過一天的搜查，警察無獲而返，但是不甘心的偵探團在夜里繼續調查，柯南一人潛入，卻遇到了危險……

就在警察要強行帶走小五郎時，柯南在機械室和浜田的尸體上發現的有力證據幫他洗清了嫌疑，而目前最有可能殺人的就是上原，當大家要暗中逮捕上原時，木下出面說自己去勸他自首，五分鐘后，屋內響起槍聲，上原射傷木下逃跑。柯南重新回到竜神號調查并和鈴一起進入海軍山洞，卻在這里發現上原的尸體……

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」……

小五郎的師傅塩田，在劇院找到了處理威脅事件的小五郎，而此時，他們正趕上女主角祥子和男主角宇田彩排一出殉情的戲碼，可祥子卻在演戲中被真正的毒殺，當所有的嫌疑都指向和水杯有關系的館岡和中山時，塩田卻搖頭否認，期間小五郎意外受傷而離開。思考陷入瓶頸的柯南，從塩田突然談起的芥川龍之介的《蜘蛛絲》得到啟示，找出了兇手。

園子和小蘭被邀請去皆川家參加情人節派對，柯南悄悄尾隨卻被發現。皆川的母親熱情招待各位，但皆川卻是一副不耐煩的樣子，他拒絕了青梅竹馬關谷香的巧克力，又對直道和若松冷嘲熱諷，狀態不佳的他決定外出透氣，他的心儀對象好美也一起跟去，突然一聲尖叫，皆川倒在了草坪上，到底是誰在情人節制造了慘劇？