小五郎受推理迷林雅人之邀去米花町水族館觀看表演，沒想到在表演現(xiàn)場卻發(fā)生了命案，死者是女演員大沢美智子，警方在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)大沢的膝蓋處有貼布，詢問了同事后得知，她的腿偶爾會疼痛，并且在檢查了控制室和蚌殼裝置沒發(fā)現(xiàn)異樣后，推斷出大沢死于意外，然而，跟著警方一起調(diào)查的柯南還是發(fā)現(xiàn)了蛛絲馬跡，認(rèn)為這是一件有預(yù)謀的殺人案件。

小蘭在去沖繩旅行的飛機上想起了一年前新一在飛機上首次處理命案的事情，當(dāng)時正值深夜，飛機上所有的人都在睡覺，突然傳來一聲尖叫，一名叫大鷹的男子在廁所被人殺害，碰巧目暮警官也在飛機上，于是新一和目暮警官一起對機艙上所有可疑的人進行了調(diào)查，在尋找兇器無果后，新一想到兇器一定就在兇手身上。

原來這個叫葉才三的人，就是二十年前「四億元強盜殺人案」的主謀，鮫崎和小武郎急忙趕到葉才三所在的101號房卻發(fā)現(xiàn)屋內(nèi)空無一人，反而吵醒了睡在隔壁的服部，之后，大家找遍交響樂號也沒有發(fā)現(xiàn)葉才三的身影，如果挨過今晚，法律將不再追訴他們二十年前所犯下的罪行，葉才三和他的同伙也將恢復(fù)自由之身。十二點之后，甲板上傳出槍聲旗子也被人點燃，柯南發(fā)現(xiàn)了一張寫有奇怪語句的紙鈔，這時，船尾發(fā)生爆炸，而在這熊熊大火之中，隱約可見一具尸體。

小蘭和柯南潛水的時候，發(fā)現(xiàn)了一名女子的尸體，鎮(zhèn)上的驗尸醫(yī)生田中認(rèn)為這是一起自殺事件，但被害人的朋友卻口口聲聲說一定是田中殺的，原來田中為和院長女兒訂婚而拋棄了死者，雖然田中的嫌疑最大，但是他卻有不在場證明，小五郎干著急沒辦法，而柯南則從撿垃圾的爺爺那里找到了一個破洞的游泳圈，并用空瓶子做了個簡單試驗，犯人的手法他已完全明白。

柯南，小蘭和小五郎一行三人搭乘開往北海道的特快列車北斗星三號，在通過隧道的時候珠寶商人出云被人槍殺，兇手將車窗射穿跳出車外逃跑，之后警方又在隧道之中發(fā)現(xiàn)了疑似歹徒的男人，這宗命案的過程簡直跟柯南的爸爸工藤優(yōu)作一篇未發(fā)表的推理小說一模一樣，期間一個言行奇怪的女人引起的柯南的注意，在柯南揭穿她的謊言后，她終于暴露了身份。