被襲擊的迫田暈倒前指向了小蘭，擁有空手道段數的小蘭被懷疑，尋找到目擊證人的柯南還從飾演過蝴蝶夫人的兩位演員身上找到了小蘭飾演角色的原型，而劇本內第二起殺人事件的死亡訊息也不知道蘊含著什么意義。案件變得更加撲朔迷離，擁有犯罪嫌疑的人越來越多，而在案件還沒解決的情況下又有人遭到了襲擊。

在園子的邀請下，柯南、小蘭隨她一起前往杯戶飯店享用“蛋糕吃到飽”，然而在搭公車的途中他們遇到了一位截拳道高手，這位與小蘭勢均力敵的對手到底是什么人？到了杯戶飯店后，得知蛋糕吃到飽餐廳已經截止入場的小蘭和園子大失所望，這時，突然傳來尖叫聲，有一名男子從高處墜樓身亡，目擊人晝川表示樓頂有人影閃過，但當柯南趕到樓頂時卻只發現了外套和鞋子。

看起來像是連續殺人的案件卻被定性為盜竊事件，世良等人對警視廳產生了懷疑，而昴先生也在她們的談話中知道了他現在所住房子的主人便是工藤新一。在園子和世良的慫恿下小蘭打通了新一的電話，感到不妙的柯南急忙躲進廁所里，當小蘭提到昴先生給新一的留言后柯南恍然大悟，這次案件的真相即將揭曉但柯南的秘密卻被昴先生發現。

正在用餐的毛利突然接到了一通電話，而打來的人是曾近因為銀行搶劫而被毛利逮捕的冰室，在電話中冰室說有一個人會因為毛利死去。毛利與冰室沖突的一面被很多人目睹，而曾經指正過冰室的沼尾不幸墜亡，毛利不光名聲受到了影響還間接為冰室做了不在場證明，看到整日酗酒的毛利后柯南準備出場了。

正在進行的推理游戲卻變成了真正的殺人事件，在列車到達名古屋前柯南他們要在乘客中揪出真正的兇手來，在他們四處尋找線索的時候灰原卻忍受著內心的煎熬。內心忐忑不安的灰原正在受到組織的威脅，組織的黑影已經更近一步接近灰原，她絕對不能以這種摸樣被人殺害。