13年前，發生過的國友淳大的沉船海難事件和公館全體工作人員的家屬死亡事件漸漸的浮上水面。柯南認為有恐高癥的波花不會接近關口被殺的3層的陽臺，所以很難行兇。同樣茂子，綿引，赤冢也有奇怪的習慣和病癥，都不太可能是殺害關口的犯人。而在藥瓶上檢測出來的未知的指紋更使兇手的身份疑團加深，但是在柯南的推理下最終確定了兇手的身份。

在趕來支援的FBI的幫助下，柯南他們將獨自駕駛摩托的水無包圍，然而，馬路上卻出現了一個撿球的小男孩，為不傷害小孩，水無出車禍受傷。另一邊，今恩在水無換下的衣物里發現了粘在鞋底的發信器和竊聽器，便臨時決定變更目標向米花鎮駛去，柯南察覺到他們的行動，意識到小五郎性命堪憂，也匆匆趕往米花鎮，而此時黑衣組織已經瞄準了小五郎……

警方聽過答錄機里的留言后，分別向留言的蓬田、檜垣和稻葉打電話確認，發現每個人都有不在場證明，雖然警察沒有頭緒，但柯南卻早已知道兇手是誰，可介于小林老師的暗中觀察，柯南不能表現的太過明顯，于是，他將自己的推理簡單告訴元太他們，讓他們分擔必要的說辭，提醒警察逐一排除其他兩名嫌疑人犯案的可能，那么，最有可能犯案的就是他！

小五郎和柯南一起推斷這三個字的含義卻毫無頭緒，水無一句無意的話提醒了柯南，于是他打電話給警局確認，不想事情真如他想的一樣，原來這是高木警官在這里執行任務無聊時寫的，接下來就是門鈴之謎，翌日門鈴再次響起，不過這個按門鈴的人卻被柯南抓個正著，沒想到居然是……本以為一切都結束了，柯南卻從無意中粘在水無鞋上的竊聽器得知，她居然是黑衣組織的人。

少年偵探隊按照暗號分別找到了剩下的兩個時光保存罐，卻發現在此之前有人曾將它們挖出來過而且最后一個發現的時光保存罐里面竟然有一封信，將所有的字條擺在一起，真相也愈發明晰，柯南在阿笠博士的幫助下揭露了真兇，沒想到事情的癥結可以追溯的十五年前……