在小蘭做出大膽舉動的同時新一也開始了推理，當沢栗熏得知最后離開妹妹房間的人是光井后，便將槍口指向她，但新一卻說兇手不是她，緊接著他說起了死者的成名推理作品，將沢栗未紅與書中主人公的命運向聯系，正是這種亦真亦幻的錯覺導致她自殺死亡，聽到新一這樣的推理，沢栗熏難以接受，就在他精神崩潰之時，警察沖進來將他制服，雖然最大的威脅解除，但這起案件并未結束。

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。

撿到地圖上的四個記號讓光彥等人認為將會有案件發生，少年偵探團再次出動逐戶去敲門提醒，而這四戶中的香月先生卻意外身亡。調查回來的柯南遇到了發現香月先生的小狗酷兒，趁光彥等人不注意而被偷走的地圖正是酷兒的主人八木澤先生為了遛狗理由而畫下的，偷走這樣地圖的無疑就是這次事故的兇手，而關鍵詞則是香煙。

從火災現場逃出來的柯南等人看到的是跪坐在地上的初穗，想要殺害館長的三人卻反被殺害，而初穗承認自己失手將想要對館長下手的姐姐殺死，看到現場遺留的物品后柯南有了線索，這并不是一起單純的正當防衛，在這個事件的背后還隱藏著不為人知的真相，隱藏在能面背后的真正兇手到底是誰？

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。