這起靈異殺人事件所用到的手法柯南和平次基本都清楚了，在他們為大家揭示了這些看似詭異的手法后又發生了命案，這次被害的是消失已久的長女。案件又陷入了謎團，擔心被害的人們都躲在自己的房間里，而女仆小光的一個提示讓柯南和平次找到了新的線索，但他們現在還缺少決定性證據。

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。

帶走柯南的女子真名是蒲川情奈，她是被三名強盜殺害的銀行員賢也的女友，為了替賢也復仇的她一再犯下罪行。同一時間小五郎等人借助安室的推理逐漸逼近事件的真相，并馬上前往最后一位搶劫犯的住處，另外阿笠博士和世良等人也趕了過來，而柯南已經跟著情奈前往可能是最后一位搶匪的三位女性那里。

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。