警方將嫌疑人鎖定在三個人身上，考慮到兇手很可能是關西人，服部要求親自對他們進行偵訊，這些人分別是須貝、甘粕和東條，他們都聲稱自己是地道東京人，并且偵訊期間并沒有發現什么異常，之后，在旁吃飯的小蘭等人提供了一些線索，這讓柯南茅塞頓開，原來兇手就是那個人！他讓餐廳為這三個嫌疑人分別準備一碗味增湯，并說只要喝下就能真相大白。

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。

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。

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？

八號車廂里的殺人事件已經偵破，而有希子與苦艾酒的對峙還沒有結束，在八號車廂制造火災假象后等待著小哀的是波本。與苦艾酒所計劃的一樣，隨著列車的爆炸苦艾酒的任務也告一段落，正在品味勝利成果的她卻又看到了和少年偵探團一起的小哀，這一切的背后還有所隱藏，前來協助柯南的究竟是何方神圣？