青野木亮藏是在形成密室的茶室中被殺的，橫溝警官開始詢問時卻發現沒有人到過茶室,所有人都有不在場證明。在調查茶室外圍的時候柯南發現了兇手的犯罪手法和證據。“沉睡的小五郎”召集大家道出了兇手利用一根繩子的作案手法和犯人的身份。在鐵證下兇手終于承認自己的罪行并道出了原因。

晚到的杰拉爾·天馬被劍殺死，和天馬有過爭吵的加那善成為了頭號嫌疑人。柯南則在勘察現場的時候發現窗臺上不自然的痕跡，而鋼琴上奇怪的東西也吸引了柯南的注意，最終柯南揭穿了像謎一樣的人物的真面目同時也解開了殺害天馬的兇手所用的犯罪手法。在鐵證面前兇手最終承認了自己的罪行并說出了殺人動機。

柯南本想找坐在旁邊的灰原商量，可是灰原依舊渾身發抖，并在茱蒂老師詢問灰原身份時，對柯南發出暗示，柯南突然意識到可能有黑衣組織的人在車上，然而當務之急是找出歹徒的同伙，當公車駛入隧道時，歹徒讓咳嗽的乘客和新出老師換上他們的衣服并準備帶走一名人質以方便逃脫，所幸柯南看穿了他們的計劃，他指揮少年偵探隊做好準備，在公車出隧道的一瞬間采取行動……

沒想到灰原調配的解毒劑能夠長久的維持這具變大的身體，而與新一能同時出現在小蘭面前的柯南其實也灰原偽裝的，這樣就完全解除了小蘭的懷疑，之后，新一將小蘭約到米花中央大樓的瞭望餐廳吃飯，并想乘此機會表明心跡，然而卻在這時發生了命案，新一暫時拋下小蘭去解決案件，并且成功推斷出了兇手就是大場先生。

為找尋更多的線索，服部向胴口詢問起袴田與垂見之間的恩怨，不想他卻避而不答反而找來袴田教訓服部，之后他又遇到了當時在二館外的學生，據目擊人說所，案發時他們曾看到一個頭戴面具，身背護具袋的人進出這里，聽到這些證詞之后，服部終于知道了兇手是誰以及他所使用的手法，而此時，柯南等人也趕到了比賽會場，聽了警察對案情的描述之后，柯南急忙趕往服部所在的二館倉庫，卻發現服部早已將兇手制服。