看過澤南留下的死亡訊息后，柯南知道了兇手的真面目，但是在揭發真相之前必須要破解這兩個密室殺人的手法，于是，他獨自來到比良坂的死亡現場進行調查，并在這個房間內的花瓶上發現了海報碎片，這條關鍵的線索讓他恍然大悟，原來兇手制造密室所利用的工具竟是海報，為了說明真相，他拜托高木和千葉警官場景重現，當然，兇手就是那個人！

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。

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！

阿笠博士的金龜車在半路拋錨，導致他和灰原只能在路邊等便車，碰巧這時來了一輛前往東京的車子，車主是一對古怪的情侶，并且灰原還在車內發現了彈孔和血跡，更恐怖的是她聽到這對情侶說要找到柯南把他弄個半死之類的話，驚恐的灰原趁機打電話向柯南求救，沒想到一直按照柯南指示的她竟然被這對情侶抓個正著，這兩個人是黑暗組織成員嗎？柯南又是出于什么原因讓灰原和博士乖乖被抓？