正在進行的推理游戲卻變成了真正的殺人事件，在列車到達名古屋前柯南他們要在乘客中揪出真正的兇手來，在他們四處尋找線索的時候灰原卻忍受著內心的煎熬。內心忐忑不安的灰原正在受到組織的威脅，組織的黑影已經更近一步接近灰原，她絕對不能以這種摸樣被人殺害。

圍繞著由推理游戲急轉成的殺人事件，柯南在詢問過車內有嫌疑的人后漸漸有了線索，事件背后的兇手終于露出了馬腳，正在他上演推理秀時卻有其他的事情發生。單獨出去的小哀至今未歸，而世良真純也被神秘人物電暈帶走，但這個車上還藏著不一般的人物，最后誰是贏家現在還沒有定論。

在小蘭的跆拳道社學姐鏡堂奈奈美的邀請下，少年偵探團的眾人來到了鏡堂家尋找傳聞中的寶藏，非常熱衷建筑的上一代家主鏡堂征太郎在這座宅邸中設下了各式各樣的機關，而沒有入口和窗戶的暗黑之塔也是其中之一，而在奈奈美帶領他們在宅邸四處參觀時突然聽到了女性的慘叫聲，奈奈美的母親不幸從塔上墜亡，前去調查兇手的途中灰原卻不見了蹤影。

從純夏女士的電話留言和宅司的表情中柯南看出了這并非是正當防衛，而是宅司利用自己太太的習慣策劃的謀殺，他的所作所為會讓夫妻之間走到盡頭。得知妻子沒有生命危險的宅司從安心到負罪感到恐懼的變化驗證的柯南的推理，他與灰原在阻止了宅司自殺后解除了夫妻倆的誤會，知道真相的宅司陷入了無盡的悔恨之中。

在小蘭做出大膽舉動的同時新一也開始了推理，當沢栗熏得知最后離開妹妹房間的人是光井后，便將槍口指向她，但新一卻說兇手不是她，緊接著他說起了死者的成名推理作品，將沢栗未紅與書中主人公的命運向聯系，正是這種亦真亦幻的錯覺導致她自殺死亡，聽到新一這樣的推理，沢栗熏難以接受，就在他精神崩潰之時，警察沖進來將他制服，雖然最大的威脅解除，但這起案件并未結束。