女主播水無憐奈拜托小五郎調查一件奇怪的事情，她家的門鈴連續兩個月無故響起，但卻從未發現有任何人出現在附近的跡象，并且門口還曾出現過一瓶安眠藥，更離奇的是隔壁空了半年的房子竟然在某天夜里出現了聲響，聽完水無的描述，柯南在她家門口的墻上粘了發信器，企圖竊聽門外的動靜，之后，又獨自來到隔壁房間調查并在玻璃門上發現了“木、美、和”三個字。

小五郎，柯南，蘭，園子為了看伊東玉之助的劇團的戲劇表演，而前往了有名的劇院金丸座。這次，劇團上演的是以《歌劇院的怪人》為藍本改變的《金比羅劇院的怪人》的時代劇，玉之助飾演怪人，女演員輕部蘆美飾演女主角歌手。之后，在彩排中大吊燈突然落下，由于蘆美額頭受了小傷，玉之助不得不在劇院公開了被實際存在的怪人要求更換女主角的事情。

新田太太在路上偶遇買蛋糕的柯南和小五郎，于是，她急忙將小五郎拉到自己鄰居山本的住所，拜托他處理山本自殺的案件。從現場來看，死者山本是坐在沙發上，嘴巴大張用自己的改裝手槍結束生命，同時在扣動扳機的瞬間也打破了裝有蝴蝶的恒溫箱，柯南認為這是一起謀殺案，但是兇手是如何讓死者嘴巴大張，從而營造出自殺狀態？

在放學回家的路上，柯南、步美等人碰到了進出珠寶店的高木警官，便一起跟了進去，想不到在這里碰上了珠寶搶匪，于是，高木警官帶著柯南等人展開了追捕，可追到屋頂時，搶匪竟然毫不猶豫的跳了下去，摔在了樓下的搬家貨車上而身亡。巧合的是這輛貨車的雇主貓田正是死者后村的老板，柯南根據搬家公司員工的說法以及目擊者提供的零星線索斷定這是一起謀殺案件。

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。