園子的網球教練后藤貴雄即將參加比賽，為了給他加油打氣，園子和小蘭來到了北輕井沢，柯南去廁所的時候，發現后藤與兩名女生糾纏不清。沒想到他在和園子進行男女混合雙打時突然昏倒在球場上，警方介入調查并初步斷定后藤被人下了毒，由于鑒識人員在園子手套上檢測出毒物反應，所以山村警官認定園子就是兇手，為幫園子洗清冤屈，柯南又會有何行動？

阿笠博士帶著少年偵探團到深山里挖竹筍的時候，車子突然出現故障，柯南等人被迫留在深山之中。為了避雨而來到這里別墅區的少年偵探團被一陣鋼琴聲所吸引，于是，大伙兒進入這棟別墅，雖然這里有人生活的痕跡卻沒有看到半個人影，而且留在現場的日記還寫著可怕的內容，之后大家決定找出日記中出現的被綁架男孩，這時，屋內突然停電，伴隨著少年偵探團的恐慌鋼琴聲再次響起。

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。

就在步美、元太他們因為明天看不到期待的球員上場而唉聲嘆氣時，結識了一個名叫代田恭三的男人，他將對明天無限憧憬的正能量傳達給了少年偵探團，大家也因此變的積極起來，但柯南卻察覺到這個人的異常，果不其然這個看似充滿希望的人卻企圖臥軌自殺，這到底是為了什么？小蘭誤接了“紅色長袖t恤之謎”的委托，于是，柯南和小五郎一起去百貨公司會見委托人，不想卻在這里遇到……

案件終于有了眉目，就在柯南和大和針對謎題展開討論時，高明從昏迷中蘇醒，三人一起計劃了一出空城計。他們故意對三個嫌疑人放出關鍵信息，引誘他前去直木司郎家找重要的證據，果然不所料兇手暗中潛伏在直木司郎家附近，為了讓狡猾的他放松警惕，柯南聯合小蘭、大和等人上演了一場能證明周遭沒有警察的犯罪戲碼，引誘兇手自投羅網。