警察局的小五郎案件調查被盜。迷般的黑色神秘組織也許就在附近。柯南懷疑杯戶市酒店也許還有皮斯克的同伴，收集情報的美國女演員克麗絲。同時柯南與平次為刺探可疑的外國女性、英語教師朱蒂的情報，一起去朱蒂的家里。就在這時從公寓上有名男性墜樓。就在暮目警官準備以自殺事件結案的時候平次指出了他殺的證據。

柯南和小蘭跟著小五郎來到關門海峽，還在這里認識四個高中時代就是同學的年輕人，沒想到第二天，他們的另外一名高中同學真尾被人發現橫尸關門橋下，起初警方懷疑兇手就在與死者見過面的那四名同學中，然而他們都有不在場證明，偵訊過后四個人都擺脫了嫌疑，但柯南卻發現了破綻。

警方對鱒渕進行偵訊，而當時他卻并沒有不在場證明并且之前他曾與船木發生過爭吵，所以警方認定他就是兇手。另一邊，少年偵探隊也展開了調查，柯南注意到來往這里火車，認為發現尸體的地方并不是案發的第一現場，于是大家順著軌道，找到了船木的照相機，并且從附近警衛的口中得知鲇川也曾來過大橋，可是，如果兇手真的是她，那她殺害船木的動機以及她的手法到底是什么？

這件兇案的最大疑點就是，兇手從這個亂七八糟的黑暗房間逃跑的時候，居然沒有發出任何聲響，而且門鎖也沒有被破壞的痕跡，由此看來，睡在死者身邊的穗島嫌疑最大，可穗島卻說唐田和根上也都有這間屋子的鑰匙，于是，警方找來這二人進行偵訊，得知案發時兩人都沒有不在場證明，既然如此，嫌疑犯就有三人，這時，警方發現死者身上少了一顆紐扣以及地上的攝影機，查看過影像大家仍未發現有何異常，而那顆不翼而飛的紐扣就成了破案的關鍵。

為了找到兇器柯南再次返回案發現場進行調查，并要求重新查看嫌疑人的證物，這時，他注意到了貼在地板上的走位標記，并在這些膠帶下面發現了棉花，這些線索無疑讓他知道了兇器的位置以及兇手的犯案手法，正當他準備麻醉小五郎時，卻發現麻醉針已經沒有了，他只能直接給小五郎提供線索，沒想到小五郎竟然單獨找瑠璃談話，難道他懷疑瑠璃，所以要勸她自首？