對三天后即將失效的殺人案兇手不斷發出挑釁言論的犯罪心理學家平棟堂次，在自己家中遭到殺害，兇手在他的背上刻下了Z字型傷痕。為找尋更多的線索，柯南等人跟著高木警官來到了二十年前的受害人家中詢問相關案情，雖然只得到了零星線索，但柯南卻將它們串聯起來并發現了共同點，那就是這四名被害者或許是一起打麻將的牌友，于是，高木和柯南等人決定順藤摸瓜，逐一調查他們可能去過的麻將館。

小說家萬田年久在旅館里趕寫小說，在編輯島木催稿離開房間后，萬田化裝成服務生，帶著貓咪諾貝爾離開了旅館。萬田路過柯南等人打簡易棒球的場地，進入了弟子原本高平的家。萬田從代理作者原本那里得到原稿后，將其殺害了。而偶然將球打入的柯南一行進入房間后發現了被殺的原本。柯南則發現了萬田的不自然。

放課后，小林老師神神秘秘的讓同學們都離開教室，待大家午餐完畢返回教室，卻發現黑板上留有一張“怪人二百面相”的字條，柯南一眼就看穿了這個江戶川亂步迷老師的意圖，之后，同學們又紛紛從自己的抽屜里找到了數字和篩子的圖紙，柯南輕松看出暗號的所指，就在他要揭秘時卻被廣播叫走，解謎的重任就交給了1年B班所有同學，沒有柯南的幫助，他們能否解開暗號找到老師呢？

為搜集線索，警方決定去死者摔下來的懸崖一探究竟，然而除了雪人什么也沒有，突然刮起一陣大風，元太為拿回被風吹走的手套跌倒在雪地上，他說自己聞到了一股咸咸的味道，這無疑給柯南提供了一條重要的線索。就在警察要以意外事件了解此案時，阿笠博士叫所有人來到堆放雪人的地方，柯南將警察山村麻醉，躲在雪人身后將兇手使用的手法一一道來。

柯南認為這并非單純的自殺事件，期間一定存在兇手X，于是他匆忙跑去調查，與此同時，原本陪委托人床前小百合慢跑的小五郎也察覺到了蛛絲馬跡，當他趕到與浦生良造初次見面的餐館時碰巧遇見了柯南，兩人一起尋找線索，雖然關鍵性的證據被暗中襲來的兇手搶走，但小五郎還是知道了兇手是誰，面對真相與友誼，身為偵探的小五郎該做何選擇？