阿笠博士帶少年偵探團來到一家位于箱根的溫泉旅館，那里正好在進行《血殷殺手》系列最新作品的拍攝，因此，大家結識了劇作家鐵山巖治、女主角名取深汐、經紀人丹沢純作以及男主角寺堂云平。次日，元太他們一起去湖上露天溫泉的時候，卻在女湯發現了鐵山巖治的尸體，從現場來看兇手應該是在發案之后趁機混入了騷動之中，調查之后，警方將嫌疑鎖定在深汐、丹沢、寺堂三人中。

遭到魔犬追擊的和葉和小蘭趕緊跑到屋里躲起來，沒過一會，魔犬就消失了蹤影只留下一串火腳印，以此同時，從佐紀案發現場找到玻璃球的柯南等人也趕來宅邸，據和葉和小蘭回憶她們當時不僅聞到了洋蔥味還看到腳印在跳動，這時，養子知晃說起了美我子溺斃沼澤旁邊的奇怪小木屋，于是，一行人又前往沼澤進行查看，沒想到魔犬再次出現。

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？

這天園子和小蘭帶著少年偵探團的孩子們來到孤島上，問此事正好碰到電視劇的拍攝。而導演和主演則是之前的話題演員宮坂裕彌，而攝影助理沖田則被迫作為替身完成危險的跳崖的鏡頭。這時因為下雨拍攝被迫中斷，劇組人員回到了酒店。就在眾人在酒店休息時發現宮坂被刺身亡！而犯人就在野營地的幾人之中！

雖然警方再次對這三名嫌疑人進行詢問，但因為每個人都坐在看不到我妻點餐內容的位置，所以根本無法預知死者會拿哪一盤壽司，案件再遇瓶頸，這時柯南在我妻的回轉臺上看到了塑膠包裝的一角，加之博士向灰原借手帕這一細節，他突然明白了兇手的作案手法，那么兇手一定是他！于是，柯南以阿笠博士為掩護當場指認兇手……