柯南，小哀，步美等人與阿笠博士一同去了SFMP4電影《星劍戰記Ⅵ》的試映會。開場前，排著隊的柯南等人結識了攝影師建井文吾。原來，建井是這部電影的忠實影迷，他和女友亞美就是在這部電影的試映會上相識的。而這時建井卻突然接到電話走開，他不自然的行為引起了柯南的注意，最終柯南讓俺們阻止了建井的復仇行為并解開了建井的心結。

放課后，小林老師神神秘秘的讓同學們都離開教室，待大家午餐完畢返回教室，卻發現黑板上留有一張“怪人二百面相”的字條，柯南一眼就看穿了這個江戶川亂步迷老師的意圖，之后，同學們又紛紛從自己的抽屜里找到了數字和篩子的圖紙，柯南輕松看出暗號的所指，就在他要揭秘時卻被廣播叫走，解謎的重任就交給了1年B班所有同學，沒有柯南的幫助，他們能否解開暗號找到老師呢？

柯南、小蘭和小五郎一起去逛商場，沒想到書店附近傳來了一聲尖叫，只見一名男子渾身是血昏倒在地，接到電話的警方火速趕到并立刻封鎖現場，期間柯南和偶遇的灰原從一名小偷那里得知了歹徒的些許信息，之后，二人又對樓上的牙科診所進行了調查，根據搜集到的信息，他們鎖定了目標，就在歹徒企圖再次傷人時，警察及時趕到。

根據這個如此漏洞百出的犯案現場，柯南推斷前來拿走照片的人并不是黑暗組織，為查明真相，柯南讓店長分別給三個有備份鑰匙的人打電話詢問他們的行蹤，卻并未發現有何異樣，然而，一切都逃不過柯南敏銳的眼睛，他將凳子上汗漬與這三個人是身形相聯系，斷定拿走照片的人就在他們之中并且這個人現在就在房間里。

警察分別對嫌疑人詠子、菊代和瀨川進行了偵訊，可是每個人都有不在場的證明，這時，英祐突然發現自己與母親的合照不見了，于是柯南，小蘭陪他一起去泳池那邊尋找，看著鍛吾的死亡地點，柯南腦中重現當時的情景，他將所有的線索連成一線，真相浮出水面，隨后，他用老方法讓小五郎沉睡，并指揮高木重現兇手所使用的手法，沒錯能這么做的只有那個人！