受百合香小姐之邀小五郎帶著小蘭和柯南前往了葡萄園，在那里他們看到了前來簽合同的山口先生，而百合香小姐的丈夫健吾卻帶著契約不知所蹤。水町帶來的契約上已經有了健吾的簽名，在水町帶著小五郎等人參觀葡萄園時百合香小姐依舊沒能找到自己的丈夫，他們一起前往酒庫后才發現健吾已經遇害，而除了水町之外其他的人都有不在場的證明。

急著跑進偵探事務所的千葉警官拜托小五郎找人，與他在咖啡館相識的美緒小姐最近遭到了恐嚇，從廁所回來的千葉警官得知美緒小姐似乎遇到了什么事而逃回家中，四處尋找拿錯雨傘的美緒小姐時千葉警官又遭到了不明車子的襲擊。正在和小五郎他們四處尋找美緒的千葉接到了通報，而卷入殺人事件中的年輕小姐便是美緒。

被襲擊的迫田暈倒前指向了小蘭，擁有空手道段數的小蘭被懷疑，尋找到目擊證人的柯南還從飾演過蝴蝶夫人的兩位演員身上找到了小蘭飾演角色的原型，而劇本內第二起殺人事件的死亡訊息也不知道蘊含著什么意義。案件變得更加撲朔迷離，擁有犯罪嫌疑的人越來越多，而在案件還沒解決的情況下又有人遭到了襲擊。

從純夏女士的電話留言和宅司的表情中柯南看出了這并非是正當防衛，而是宅司利用自己太太的習慣策劃的謀殺，他的所作所為會讓夫妻之間走到盡頭。得知妻子沒有生命危險的宅司從安心到負罪感到恐懼的變化驗證的柯南的推理，他與灰原在阻止了宅司自殺后解除了夫妻倆的誤會，知道真相的宅司陷入了無盡的悔恨之中。

泡沫、熱氣和煙的實驗與室溫并沒有關系，在聽到三人單獨的問話后柯南鎖定了兇手。再次來到公寓的柯南又實施了實驗，事發時吵鬧不停的鬧鐘和他們到達案發現場的時間成為了案件的突破口，而柯南也明白了制造出不在場證明假象的手法，案件的真相終于揭曉，而在真相的背后又隱藏著不為人知的悲劇。