柯南、小蘭和小五郎在咖啡廳結識了一名叫高畑響子的女士，她從警察那里得知的妹夫福島意外死亡后就匆忙趕回家中，現場除了尸體還有散彈槍和墜落的吊燈，警察準備以意外事件結案，但身為死者同學的千葉警官卻認為事情沒有那么簡單，他和同樣持有懷疑態度的柯南暗自展開了調查，不出所料這果然是一起有預謀的殺人事件！

阿笠博士帶柯南他們一起去吃回轉壽司的時候，遇見了一個讓人反感的客人我妻，他不僅挖苦元太和周遭的客人，而且還與這里的店長發生爭執，當柯南他們準備離開這種不愉快的氛圍時，我妻突然十分痛苦的倒地不起，柯南立刻判斷出他是被人毒殺，有三個曾與死者有過節的人成為了首要懷疑對象，然而警察并未從他們身上到隱藏的毒藥，兇手到底是誰？他又是如何讓我妻拿到沾有毒藥的盤子？

柯南并沒有從步美找到的照片中發現重要的線索，便將破案的關鍵再次鎖定日記，仔細反復查看之后，柯南發現了其中的端倪，于是，他再次來到琴房確認自己的發現，沒想到步美等人放在門口的背包不翼而飛，而且大家還注意到了鋼琴旁邊凳子的變化，一切如柯南所料，他讓步美、元太和光彥等人高唱歡快的歌曲，果然將躲在黑暗中悄悄觀察他們的人揪了出來。

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。

柯南和小蘭在東都環狀線列車上遇見了一位見義勇為的老人，然而，沒想到當他們再次見面時卻是在殺人現場，死者是詐騙集團的通緝犯，而這位名叫法月的老人正是此案的目擊證人，他說自己曾看到同是詐騙犯的桐谷出沒案發現場，但桐谷卻大喊冤屈，期間，柯南察覺到老先生法月的證詞有疑點，深入調查后，真相果然如他料想一般。