這天小五郎帶著柯南和小南外吃吃飯，回家的途中遇到故意向須坂和中北的汽車，柯南用自己的充氣足球阻止了再次撞向兩人的汽車。作為答謝片寄邀請小五郎一行來到家里，而小五郎他們在門口碰到了發生口角的野笛和荻人。柯南和中北一起在院子里玩耍時發現倒地身亡的片寄爺爺！而在調查過程中須坂拿出了老爺讓保管的鑰匙，而盒子里留下的卻是一封暗號信。

君島帶著自滿的藏平來參加電視節目，但在彩排時花瓶卻離奇失蹤！作為名偵探的小五郎也身負重任來尋找失蹤的花瓶。而在分析眾人之后小五郎發現舉止怪異的山崎，但山崎藏起來的是洋子的手絹而非花瓶。而在調查了現場之后柯南發現了犯人偷藏花瓶的手法，并以小五郎的身份揭露了犯人的身份。而君島帶來的花瓶也只是贗品而已。

案件終于有了眉目，就在柯南和大和針對謎題展開討論時，高明從昏迷中蘇醒，三人一起計劃了一出空城計。他們故意對三個嫌疑人放出關鍵信息，引誘他前去直木司郎家找重要的證據，果然不所料兇手暗中潛伏在直木司郎家附近，為了讓狡猾的他放松警惕，柯南聯合小蘭、大和等人上演了一場能證明周遭沒有警察的犯罪戲碼，引誘兇手自投羅網。

柯南等人在來自英國的戴安娜女士的邀請下一起前往倫敦旅行，為了通過關卡，柯南利用灰原的藥暫時恢復工藤新一的身份。到達英國后，柯南興奮的來到福爾摩斯博物館參觀，期間遇到了著名網球選手格拉斯的弟弟阿波羅，柯南以福爾摩斯徒弟的身份從他的口中得知有一名可疑男子給了他一張奇怪的字條，并告訴他將有人死在他的面前，這個男子的目的是什么？字條的內容又有何含義？

在警方對三名嫌疑人進行偵訊時，他們三人反而相互指責并揭露對方的犯案動機，這時，有人在更衣室內發現了一個空瓶子，另外在湖面上還有漂浮的火柴棒，為了弄清真相，警方又找來工作人員進行對峙，然而，他們卻表示并未發現異樣，期間，女主演深汐的一句話點醒了柯南，在他的引導下，大家得知一整夜都呆在溫泉里的人并不是兇手而是死者本人，那么，兇手到底是誰？在他的身上又有怎樣的關鍵性證據？