身體變小后柯南轉入帝丹小學，并結識了步美、光彥和元太。某日，明星洋子來到毛利偵探事務所，說總感覺有人暗中監視她，為了更進一步了解真相，毛利一行人來到洋子住處，可開門后居然有具死尸橫在門口，期間柯南發現了另一名演員優子的耳環并且還注意到洋子的經紀人山岸神態怪異，洋子、山岸、優子到底誰才是真正的兇手。

小五郎作為顧問加入了洋子拍戲的劇組，拍攝結束后，小蘭找男主角那智簽名時卻看到了他被攝影師安西威脅場景。晚上大家其樂融融的回旅館聚餐，期間妙子曾回家取東西，她的未婚夫島崎外出賣煙，回到旅館后的妙子看到外出的安西神情充滿恐懼。小蘭和洋子外出買東西的路上，發現了死在神社的安西，柯南再次展現推理頭腦，找出真兇。

小川醫生這兩年來不斷收到未署名的錢和玩具，實在是不知道來歷，于是前往毛利偵探事務所求助。在柯南的提示下小五郎推理出玩具其實是中古品，而小蘭也因此開始懷疑起柯南的身份。在前往小川醫生工作的醫院調查過程中看到柯南翻閱病例的小蘭對柯南的懷疑也進一步加深。最終柯南在千鈞一發之際成功解救了小川醫生的孩子。而柯南也成功化解了小蘭的懷疑。

某天小五郎偶遇了大木田社長并把自己的名片給了他。之后的晚上大木田突發心臟病身亡，而小五郎和小蘭，柯南為了配合調查也來到大木田的家里。在調查了現場之后柯南發現了大木田大量出汗的事實，而從現場外面的花和點心處發現了大木田死亡的真正的原因。之后柯南得知了社長和司機之間的矛盾后推理的方向也越加明確最終柯南以新一的身份告訴了暮目警官犯人的真實身份并抓獲了犯人。

小蘭和園子去東都銀行取錢的時候，碰上了搶銀行的歹徒，他用槍威脅銀行職員谷口將現金裝入背包，趁歹徒放松警惕，蘇醒過來的銀行職員前島正要從背后攻擊的時候，電話鈴聲突然想起，前島被射傷，此時，銀行一片惶恐，谷口沖上去撲倒歹徒將他擊斃。當警察趕到時，柯南注意到了電話鈴聲，他認為此事并非單純的搶劫案，而是另有內幕。