電視臺要制作與小五郎24小時密切接觸的電視節目，為了討論節目內容，小五郎帶著柯南和小蘭隨節目制作公司的社長染井彰吾一起前往東都電視臺制作人中目賴策的家中商討方案，沒想到大門竟然上了鎖而且按門鈴也沒有回應，于是請來管理員打開門進入公寓，出現在他們眼前的是因喝下毒咖啡而身亡的中目的尸體，從在桌面和地面上打翻的咖啡痕跡，柯南看出這是一起密室殺人案。

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？

服部、和葉來到東京與柯南他們賞櫻的時候，一名來自升岳寺的小和尚突然找到小五郎拜托他調查一件古怪的事情，他說幾天前寺里來的一個女施主腹部刺傷血流遍地的倒在別館里，但當他叫師父和警察來時，屋內卻空空如也。于是，柯南，服部等人一同前往調查，除了在屋內發現耳環固定夾再沒有別的線索，就在他們離開之前小和尚傳久說屋里又有女尸，待柯南趕到時，卻什么也沒有，難道這都是傳久的幻覺？

小說家萬田年久在旅館里趕寫小說，在編輯島木催稿離開房間后，萬田化裝成服務生，帶著貓咪諾貝爾離開了旅館。萬田路過柯南等人打簡易棒球的場地，進入了弟子原本高平的家。萬田從代理作者原本那里得到原稿后，將其殺害了。而偶然將球打入的柯南一行進入房間后發現了被殺的原本。柯南則發現了萬田的不自然。

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！