委托小五郎調查男友柘植是否有外遇的笹森小姐不幸從石階上墜亡，三個月后小五郎又接到了柘植的電話，他表示會公開殺害笹森小姐的兇手。除了小五郎之外，在葬禮上吵成一團的三人也都被叫到了現場，但當他們一起進入房間后卻發現柘植先生已經被人殺害，而殺害柘植先生的兇手必定也與笹森小姐的事件有所關聯，而兇手就在受邀前來的三人里面。

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。

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。

與這起密室殺人事件有關的三人都被問話，柯南對這起在自己身旁發生的殺人事件已經有了眉目，但在波本面前他沒有辦法利用麻醉槍。無法讓小五郎沉睡的柯南只能將大家向案件的真相誘導，而在這場推理中解密的正是波本，案件雖然順利解決，但案件的背后又是一個悲傷的故事。

社長夫人就好像是在簽名的時候被默默溜進來的幽靈毒害了一樣，就像是寄給服部奇怪信件的人類擅自虛構出來的不正常的存在所下的毒手。門把和拖鞋上所撒的毒粉只是掩人耳目的手段，而饑餓的玉郎也是因為賈斯特羅錯覺選擇了有毒的蛋糕，和高木警官的對話后柯南和服部已經知道了兇手的辦案手法，但他們現在依然缺少決定性的證據。