柯南他們一行人前往亂舞璃神社的酉日集市，沒想到園子的背包竟然被頭戴火男面具的酉之男搶走。在他們第三酉日來到亂舞璃神社時，酉之男再次出現并刺傷復讀生益子士郎，益子昏迷前說“不是酉是猴子”并比劃出數字九，可這到底是什么意思？之后，警方在酉之男藏身的公園廁所里發現了三名男子火野辰男、猿川久巳、水江申次，同時還在小蘭的錢包里發現了一粒紐扣，當得知這是酉之男的紐扣后，警方對三人展開了搜查……

柯南等人在來自英國的戴安娜女士的邀請下一起前往倫敦旅行，為了通過關卡，柯南利用灰原的藥暫時恢復工藤新一的身份。到達英國后，柯南興奮的來到福爾摩斯博物館參觀，期間遇到了著名網球選手格拉斯的弟弟阿波羅，柯南以福爾摩斯徒弟的身份從他的口中得知有一名可疑男子給了他一張奇怪的字條，并告訴他將有人死在他的面前，這個男子的目的是什么？字條的內容又有何含義？

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

為了陪光彥把壓歲錢存進賬戶，柯南、步美和灰原等人一起來到帝都銀行，可元太因為吃太多胃痛了起來，就在博士和灰原外出買藥期間，一波帶著面具的搶匪突然闖進銀行，前來取錢的茱蒂老師以及一名貌似赤井秀一的人也成為了他們的人質，雖然茱蒂用美人計在廁所獨立擊倒一名搶匪，卻不幸被同伙發現，事已至此，少年偵探團成為了將徒制服的唯一希望！

為了讓扭傷腳的柯南療養腳傷，大伙兒一起來到城崎溫泉，然而，小蘭卻突然失蹤，柯南從光彥他們所拍的照片上看到小蘭和一個小女孩在一起，同時照片上還出現了一個行蹤可疑的男人。這時，柯南他們遇到了服部，他受人委托前來找一個叫陽菜的女孩，而她正是和小蘭在一起的那個孩子。據陽菜的父親周平所說，在陽菜失蹤的同時他美術館里的展品彩虹之子也不翼而飛。就在大家四處進行尋找時，陽菜和小蘭遇到了危險。