小五郎曾抓捕過的殺人犯富樫文孝，在假釋的第二天再次因為殺人被抓進了警局，小五郎深信決定重現做人的他不會再做出這種殺人的事情，便在偵訊室里勸導他說出真相，可是富樫卻一直保持沉默。另一方面，柯南和高木警官再次來到案發現場進行調查，根據目擊者的證詞以及附近便利店的監視影像，柯南發現事情的真相并非那么簡單，因為案發現場除了富樫還有另外一個人。

白鳥警官記憶中的少女小林老師在煙火大會的夜晚目擊了一場謀殺案件，作為證人的她向白鳥警官提供了三條線索即兇手和死者爭執的聲音、疑似搬家公司的貨車以及兇手的背影，在警局接受偵訊的期間，小林老師無意中得知白鳥警官曾追求過和自己很像的佐藤警官，這個消息沉重打擊了小林老師，難道自己只是佐藤警官的替身？抱有這樣想法的她該如何面對白鳥警官。

君島帶著自滿的藏平來參加電視節目，但在彩排時花瓶卻離奇失蹤！作為名偵探的小五郎也身負重任來尋找失蹤的花瓶。而在分析眾人之后小五郎發現舉止怪異的山崎，但山崎藏起來的是洋子的手絹而非花瓶。而在調查了現場之后柯南發現了犯人偷藏花瓶的手法，并以小五郎的身份揭露了犯人的身份。而君島帶來的花瓶也只是贗品而已。

阿笠博士帶柯南他們一起去吃回轉壽司的時候，遇見了一個讓人反感的客人我妻，他不僅挖苦元太和周遭的客人，而且還與這里的店長發生爭執，當柯南他們準備離開這種不愉快的氛圍時，我妻突然十分痛苦的倒地不起，柯南立刻判斷出他是被人毒殺，有三個曾與死者有過節的人成為了首要懷疑對象，然而警察并未從他們身上到隱藏的毒藥，兇手到底是誰？他又是如何讓我妻拿到沾有毒藥的盤子？

柯南并沒有從步美找到的照片中發現重要的線索，便將破案的關鍵再次鎖定日記，仔細反復查看之后，柯南發現了其中的端倪，于是，他再次來到琴房確認自己的發現，沒想到步美等人放在門口的背包不翼而飛，而且大家還注意到了鋼琴旁邊凳子的變化，一切如柯南所料，他讓步美、元太和光彥等人高唱歡快的歌曲，果然將躲在黑暗中悄悄觀察他們的人揪了出來。