新田太太在路上偶遇買蛋糕的柯南和小五郎，于是，她急忙將小五郎拉到自己鄰居山本的住所，拜托他處理山本自殺的案件。從現場來看，死者山本是坐在沙發上，嘴巴大張用自己的改裝手槍結束生命，同時在扣動扳機的瞬間也打破了裝有蝴蝶的恒溫箱，柯南認為這是一起謀殺案，但是兇手是如何讓死者嘴巴大張，從而營造出自殺狀態？

小蘭開始懷疑柯南的身份就是新一，拾到柯南遺落的手機的小蘭，想用發送手機郵件的方法來確認真相。當小蘭按下了電源開關,卻出現手機解鎖的畫面。正當她為解除4位密碼冥思苦想時，小蘭回想起半年前與新一的約會并解出了密碼。但發送給新一的郵件卻并沒有發送到柯南的手機上，而這時新一也打來了詢問的電話，最終小蘭打消了對柯南的懷疑。

聽到自己將要被分派到鳥取縣警局進行聯合搜查時，高木警官慌了手腳，然而，佐藤警官得知此事后竟然面不改色，與此同時，柯南等人在上學的路上遇到了一個神色匆匆的人，命案發生以后，這個人就成了重要嫌疑人，但讓大家沒想到的是千葉警官和這個叫加藤的嫌疑犯居然住在一起，千葉警官作證案發當時，加藤正與他一起看電視，難道兇手另有其人？

柯南在舊大社車站找到了可以證明江角案發時不在場的目擊證人，幫江角洗清嫌疑之后，福間也不在隱瞞而說出了事情的真相，其實在他到達現場的時候，鱷淵已經死亡，在尸體身邊他發現了江角的項鏈，于是，就出現了兩人互相包庇的戲碼。既然鱷淵并非這對情侶所殺，那么兇手就在藤江和石飛之間，即使他們兩人都有不在場證明，真相也永遠只有一個！

警方在繩子和藥瓶上發現的指紋居然不是屋子里任何一個人的，那么就排除了他們犯案的可能，再休息之前柯南建議警察再次對他們每個人的怪癖進行調查確認，然而，卻并沒有發現有何異常，案件一度遭遇瓶頸，到底是忽略了哪里的線索？這時，小蘭無意中的一句話提醒了柯南，原來犯案的不止一人。