就在萬由美好不容易找到自己的身份的時候卻突然逃走了，而她遺失的紙條上寫著“要知道真相就一個人來”的信息！而就在柯南追過來之后發現險遭毒手的萬由美。在眾人調查神社時得知萬由美之前曾來過這里。晚上萬由美又再次的險遭綁架，但凡人卻留下了一份借條，借此柯南推斷出了犯人的身份，而所謂的好友的身份也最終暴露出來。

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。

這兩人竟然是長野縣警官上原由衣和大和敢助，他們此次前來的目的是讓柯南和小五郎幫忙破解沾滿鮮血的赤壁之謎！于是一行人來到案發的希望之館，這里曾經住著六個很有才華的年輕人，自從三年前一名女性小葵心臟病發去世之后，她的丈夫明石周作就獨自一人留在館內生活，可是他卻被人鎖在館內的屋中活活餓死，如今能看到的只有他留下的奇特死亡訊息，這時，大和警官的死對頭諸伏高明警官也來到館內進行調查。

阿笠博士帶少年偵探團來到一家位于箱根的溫泉旅館，那里正好在進行《血殷殺手》系列最新作品的拍攝，因此，大家結識了劇作家鐵山巖治、女主角名取深汐、經紀人丹沢純作以及男主角寺堂云平。次日，元太他們一起去湖上露天溫泉的時候，卻在女湯發現了鐵山巖治的尸體，從現場來看兇手應該是在發案之后趁機混入了騷動之中，調查之后，警方將嫌疑鎖定在深汐、丹沢、寺堂三人中。

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。