與黑色組織面對面 滿月之夜的兩起神秘事件(之三)卸掉偽裝后，工藤新一出現在滿月之下，在眾賓客吃驚之余，他也開始了對整件案子的推理。他首先排除了木乃伊的嫌疑，并利用搜集來的線索一步步的將真兇以及他的手法公之于眾，沒錯，兇手確實與小五郎一組，他就是……另一方面，看到灰原被茱蒂帶走，新出醫生便尾隨其后，車子一直開到碼頭，茱蒂下車揭露出他的真實身份，而這個人就是寄信給柯南和小五郎同時也是她殺父仇人的蓓摩特。

小五郎受邀帶著柯南與小蘭造訪知名畫家早河靜山的別墅。他的地址黑木次郎拜托小五郎激勵自殺未遂的靜山。次日，小五郎等留下靜山和黑木去海邊釣魚，而傭人山本典子聯系他們說靜山留下手書失蹤了。很快，在竹林中發現了靜山的遺體。發覺自殺有可疑之處的柯南剖析事件真相發現他殺的證據和犯人的真實身份！

懷疑小蘭的高中英語教師朱蒂是黑衣組織的成員而拜訪公寓的服部平次與柯南，遇上朱蒂隔壁房間的主人高井墜樓摔死的案件。確信密室狀態的臥室從窗戶墜落的高井不是自殺而是他殺的兩人，在臥室調查中的平次接到和葉從大版打來的電話而明白犯罪手段的平次加上高井留下的證據。兩人向目暮警官建議在臥室重現案發。

追蹤光彥而來到群馬縣山中的柯南他們，得知一名連續殺人犯逃入了同一森林中。沿著小河走的光彥與推理中的柯南用偵探徽章呼叫他時，光彥被殺人犯逮著。哀告訴柯南沼淵原來是組織的成員。柯南正要告訴哀光彥來此的目的時，光彥的徽章聲音迫近了。終于在眾人找到光彥的時候驚訝的發現他和光彥在一起！原來兩人都只是為了來看螢火蟲。

平松正樹刺殺了社長梅谷四朗，在乘車逃走的中途墜下懸崖死亡。警方判斷為事故，柯南卻確信此為殺人事件。看到梅谷被平松刺殺時的錄像帶后的柯南發覺了某種奇妙的違和感，在調查停車場后發現了一些奇怪的痕跡后解明了事件真相。在“沉睡的小五郎”的推理中犯人最終承認了罪行。