高木警官和佐藤警官瞞著警局里的同事們，偷偷在熱帶樂園的水世界見面，為了阻撓他們的約會，警局的同事們暗中搗鬼，安排柯南，光彥等人出現在他們面前，就在這個時候，高木警官原本裝有求婚戒指的包居然出現毒品，之后，他意識到這一定是在搭乘“海地五萬里列車”時被人調了包，柯南根據這個包包的肩帶判斷出他的主人是個左撇子，并根據當時所拍攝的照片和游客所填寫的信息表，將目標鎖定在一個叫高城登的人身上。

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。

警察局的小五郎案件調查被盜。迷般的黑色神秘組織也許就在附近。柯南懷疑杯戶市酒店也許還有皮斯克的同伴，收集情報的美國女演員克麗絲。同時柯南與平次為刺探可疑的外國女性、英語教師朱蒂的情報，一起去朱蒂的家里。就在這時從公寓上有名男性墜樓。就在暮目警官準備以自殺事件結案的時候平次指出了他殺的證據。

少年偵探隊在調查連續闖空門事件的時候，一幢公寓里突然傳出女聲尖叫，原來這名叫細野的小姐在買回來的二手沙發里發現了一具女尸，警方懷疑是她就是兇手，但細野卻有不在場的證明，這時，她的鄰居德永先生剛好回來，他說昨天聽到細野房中有爭執的聲音，為搜集更多線索，高木去了那家二手家具店調查，得知那個沙發其實是從細野家附近的垃圾堆撿到的，一切又回到原點，就在大家一籌莫展時，光彥說他知道誰是兇手……

就在警方和小五郎集中精力思考兇手是如何調換毛巾時，柯南卻重返飯桌，回憶當時自己為拿醬油和辣油轉旋轉桌面時的場景，這時他突然想到或許兇手根本就不是用有毒毛巾殺人的可能，在向鑒識人員確認了自己的想法后，兇手浮出水面，他讓所有人都按照案發時的位置做好，并重現當時的場景，而兇手卻在不知不覺間自己露出了馬腳。