小五郎他們去參加為了交通事故的孤兒們的慈善活動，被邀請到發起者的社長家里。社長的蘇芳紅子在收集面具。連被稱作被詛咒的假面的面具也用來裝飾。為了不讓這些面具出來作怪，晚上0點就會把這件假面之屋鎖掉。當天晚上蘇芳紅子在自己的臥室被殺害，臥室上了兩道鎖，處于密室狀態。同時在蘇芳紅子的尸體周圍被詛咒的假面散落了一地。這真的是詛咒嗎？

砂岡被槍殺了，來福槍在山里被發現所以認為是外部的人干的。但是有疑點，柯南在詢問了小五郎之前與砂岡的電話內容之后明白了明白山莊里的人物也可以殺人后，柯南發現了散落的玻璃碎片，明白了犯罪的手法。再一次的借毛利小五郎的身份指出了犯人。而犯人的計劃也因為鞋子上粘到的玻璃碎片宣告失敗。

小五郎繼續參加預定開始的連句會。句會中八木澤因現場遺落的自己的物品而作為嫌疑犯被捕。聯句中柯南發現連句中隱藏的信息，推理出犯人但最終“沉睡的小五郎”揭穿犯人的不在場證明。原來犯人在連句的時候變寫下了挑釁的“自白”連句。而不在場證據也因為隱藏在灌木叢下的攝像機而失效。而證據便是犯人的鞋子。

巧遇上新出老師的三人繼續關注事態發展。在隔壁房間偷看的柯南一邊看一邊以新一的聲音聯系高木。而以日落前為約定的誓言之吻讓大家更替高木擔心。在柯南的幫助下，高木推理出了犯人。但在追捕犯人之后，日落也就在眼前了。垂頭喪氣的高木欲放棄但最終決定堅持下去。時間到，佐藤警官遵守預定但關鍵時刻，“高木”警官竟然出現了？

為找尋更多的線索，服部向胴口詢問起袴田與垂見之間的恩怨，不想他卻避而不答反而找來袴田教訓服部，之后他又遇到了當時在二館外的學生，據目擊人說所，案發時他們曾看到一個頭戴面具，身背護具袋的人進出這里，聽到這些證詞之后，服部終于知道了兇手是誰以及他所使用的手法，而此時，柯南等人也趕到了比賽會場，聽了警察對案情的描述之后，柯南急忙趕往服部所在的二館倉庫，卻發現服部早已將兇手制服。