在園子的邀請下，柯南、小蘭隨她一起前往杯戶飯店享用“蛋糕吃到飽”，然而在搭公車的途中他們遇到了一位截拳道高手，這位與小蘭勢均力敵的對手到底是什么人？到了杯戶飯店后，得知蛋糕吃到飽餐廳已經截止入場的小蘭和園子大失所望，這時，突然傳來尖叫聲，有一名男子從高處墜樓身亡，目擊人晝川表示樓頂有人影閃過，但當柯南趕到樓頂時卻只發現了外套和鞋子。

警方、柯南以及公車上遇到過的偵探世良真純一起進入別館進行調查，他們在二樓發現了帶有釣魚線的電動輪椅，在死者墜落的六樓發現了窗戶下方的油漆和油桶，加之別館使用的是前后各有一扇門的電梯，將這些線索全部串聯起來之后，柯南發現兇手就是那個人！世良先柯南一步破解案件并場景重新，然而結果卻并非大家所期待的那樣，人偶并沒有墜樓，到底是哪里出現了錯誤？

正在用餐的毛利突然接到了一通電話，而打來的人是曾近因為銀行搶劫而被毛利逮捕的冰室，在電話中冰室說有一個人會因為毛利死去。毛利與冰室沖突的一面被很多人目睹，而曾經指正過冰室的沼尾不幸墜亡，毛利不光名聲受到了影響還間接為冰室做了不在場證明，看到整日酗酒的毛利后柯南準備出場了。

毛利偵探事務所突然出現了一個帶著手槍和炸彈的男子，他將小五郎、小蘭和在之前案件中結識的小蘭的新同學世良真純都挾持成人質。這個名為沢栗熏的男子是一個月前在溫泉旅館自殺的推理小說家沢栗未紅的哥哥，他因為不相信妹妹的死是自殺，因此前來要求沉睡的小五郎替他解開案件背后的真相，而他所帶來的三位女士也正是他懷疑的對象，他揚言找到真兇后自己將會與對方同歸于盡，面對如此棘手的案件，柯南該如何解決平安救人質？

毛利小五郎像的秘密