某天小五郎突然接到了出演節目的邀請，而帶著小五郎和柯南來到電視臺休息室的小五郎卻沒有見到作為答題嘉賓的洋子小姐。在拜訪堺校長的時候小五郎他們遇到了同樣來找堺校長的君島。君島帶來了自己的清朝瓷器藏品來希望能夠讓本間老師來鑒定。而就在彩排時君島突然發現自己的藏品不見了！而柯南則推理出犯人仍然將花瓶留在電視臺！

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！

根據巖石上的暗號以及死者潛水表上刻意抹去的字，步美、光彥和元太三人展開了討論，雖然沒有揭示出這些信息的含義但柯南和沖矢昴卻從他們那里得到了啟示，就在與死者一起潛水的三個同伴吵鬧著要離開一角巖時，警察卻在柯南的提醒下找到了殺人犯，沒想到兇手竟然以步美為人質想要逃脫抓捕，所幸沖矢昴出手相救，然而這個成為大家英雄的人卻總給灰原一種無形的壓迫感。

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。

從昏迷中醒來的陽菜趁父母爭吵之際悄悄溜出醫院，按照歹徒的指示去拿彩虹之子，而這一切都在柯南的預計范圍內，他讓服部暗中進行追蹤，期間，小蘭用她撿到的步美的徽章聯系上了少年偵探團并暗示她所在的地點，雖然歹徒發現了服部等人，但柯南還是找到了陽菜和歹徒要去的地方，見勢不妙想要逃跑的歹徒被得到救援的小蘭一招制服，然而，幕后的指使者卻另有其人。