來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

差點被警察發現的柯南和大嶺及時被阿笠博士帶走，之后小五郎也趕到阿笠博士家，聽完柯南的分析，大家決定先找到大嶺當時所使用的空包彈手槍，被柯南找到的手槍成為了大嶺洗清嫌疑的關鍵證據，接下來就是尋找將罪名嫁禍給大嶺的真兇，柯南再次前往遭到槍襲的地下室，并在這里發現了兇手留下的線索，為了讓兇手自己露出馬腳，柯南計劃了一出好戲……

從昏迷中醒來的陽菜趁父母爭吵之際悄悄溜出醫院，按照歹徒的指示去拿彩虹之子，而這一切都在柯南的預計范圍內，他讓服部暗中進行追蹤，期間，小蘭用她撿到的步美的徽章聯系上了少年偵探團并暗示她所在的地點，雖然歹徒發現了服部等人，但柯南還是找到了陽菜和歹徒要去的地方，見勢不妙想要逃跑的歹徒被得到救援的小蘭一招制服，然而，幕后的指使者卻另有其人。

小五郎應“草莓雙人組”中藤森朝子之邀前來參加她的慶生會，沒想到開門的朝子小姐竟然一臉驚恐滿身是血的出現在小五郎面前，她說有人突然闖入屋內向她發動襲擊，進屋后，柯南發現了一具頭戴僵尸面罩的的尸體，而這個人正是朝子小姐的搭檔今岡次郎，警方把這起案件初步斷定為正當防衛，但柯南卻察覺到這是一起蓄意謀殺案！

天來到公園驚醒樂隊指揮訓練的步美總是會遇到一個奇怪的人，這天在少年偵探團的各位陪同下步美又一次遇到這個醉酒的跟蹤狂。第二天當她們再次來到這里時卻發現這個叫做與田的男人的尸體！看似是醉酒事故，但在詢問了死者的同事之后得知死者恐高的事實。最終在調查現場后柯南確定了此次是殺人事件并找出了兇手的真實身份。