小五郎受學生時代認識的房東太太宗田光江之托，開導她最近不知為何事而消沉的孫子阿真，數(shù)次敲門無人回應，光江用備份鑰匙把門打開，卻發(fā)現(xiàn)屋內(nèi)一片狼藉，而且墻壁上還涂滿了用紅色蠟筆畫的線，大家在浴室發(fā)現(xiàn)了割腕而死的阿真，光江讓柯南找來醫(yī)科大學的房客城戶，但已經(jīng)為時已晚，小五郎斷定這是自殺案件，但光江和柯南卻認為是被人抹殺，這時，大家注意到了在建筑模型里的鑰匙，也就是說這是密室殺人事件！

元旦當天，少年偵探團一起到國立競技場看足球決賽，卻看到l了足球被槍射中，這時，正在為天皇杯決賽進行轉(zhuǎn)播的日賣電視臺，接到了歹徒索要五千萬元的恐嚇電話，如果讓他發(fā)現(xiàn)比賽中止讓觀眾撤離的狀況，他將立刻對場內(nèi)的觀眾進行掃射，電視臺依照歹徒的指示將錢袋準備好之后就在周圍埋伏了帶待命的警官，然而警察只抓到了歹徒同伙，歹徒通過電話說因為日賣電視臺的報警所以要殺雞儆猴，情況愈發(fā)危機。

學校里最近發(fā)生了很多詭異的事情，而且教導主任在沒請假的情況下也消失了好幾天，當柯南向老師和校長問及此事時，大家也都避而不語，為調(diào)查真相少年偵探團夜探帝丹小學，附有學生名字的娃娃，移動的人體模型，窗戶后面的黑影，樓梯上的煙霧和扶手上的紅色顏料，以及自己班級里突然出現(xiàn)的十幾個黑影，雖然這一切看似撲朔迷離，但是真相只有一個。

柯南向大家分析兇手是有目的的要殺某個人，這時，警察說他們在木柴那里找到了一盒磁帶和包有雨衣的兇器，聽過磁帶之后，柯南揭穿了想要殺死義房的兇手敬子，但當問及真知子的死亡時，敬子卻矢口否認，柯南說兇手確實不是敬子而是另有其人，還沒待他講完案件，那個鬼鬼祟祟的墨鏡男出現(xiàn)了，他居然是……

雖然現(xiàn)在清楚了兇手的犯案手法，但還是不能將犯人鎖定在一個人身上，這四名一同前來的朋友都有犯案的嫌疑，柯南在廁所外面和內(nèi)部都發(fā)現(xiàn)了地上帶有血跡的線條，并且他還從四人的交談中得知半年前因散彈槍走火而死亡的成田，經(jīng)過推斷，他已經(jīng)知道了真相，就在這時，小五郎卻叫來所有人，說他已經(jīng)知道了誰是真兇！