因為山上時常有人白天生起營火的緣故，柯南并不能根據濃煙判斷小哀等人的位置，柯南現在急于找出兇手問出同伴的下落?；饎萋拥暮芸?，小哀迫于無奈只能吃下解藥帶著孩子們沖出了木屋，柯南已經根據自己的推理找到了真正的兇手，但被光彥傳出去的影片將會帶給他們很大的麻煩。

揭開暑假序幕的星期天，阿笠博士陪著少年偵探團看完電影后往家趕，在電車上他們看到遠方的樓頂上發生了命案，但到達現場后目擊墜落的時間卻是他們看到案情發生后的10分鐘。五層的建筑不可能墜落這么長時間，為了找出案情的真相柯南立即對案發的大樓展開了調查。

園子中學時的好友矢內小姐拜托小五郎幫她重新調查姐姐的自殺案件，而她也是這次事件的目擊者之一。被警方認定為自殺案件的這起事件還存在著很多疑點，事發當天正在商量明年創立祭的矢內小姐和顧問児玉老師看到了受害人在模型社里自殺的一幕，第一個趕到現場的是受害人的未婚夫柴垣老師，而柯南在還原現場時看出了端倪。

看起來像是連續殺人的案件卻被定性為盜竊事件，世良等人對警視廳產生了懷疑，而昴先生也在她們的談話中知道了他現在所住房子的主人便是工藤新一。在園子和世良的慫恿下小蘭打通了新一的電話，感到不妙的柯南急忙躲進廁所里，當小蘭提到昴先生給新一的留言后柯南恍然大悟，這次案件的真相即將揭曉但柯南的秘密卻被昴先生發現。

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。