來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

案件終于有了眉目，就在柯南和大和針對謎題展開討論時，高明從昏迷中蘇醒，三人一起計劃了一出空城計。他們故意對三個嫌疑人放出關鍵信息，引誘他前去直木司郎家找重要的證據，果然不所料兇手暗中潛伏在直木司郎家附近，為了讓狡猾的他放松警惕，柯南聯合小蘭、大和等人上演了一場能證明周遭沒有警察的犯罪戲碼，引誘兇手自投羅網。

這天小五郎在賽馬之后來到小酒館巧遇了同樣賽馬的幾位同好。在屋外抽煙的小五郎遇到了來找他的小蘭和柯南，就在眾人回到小酒館時忽然發現酒館老板娘被刺身亡！在警方調查了酒館的幾位客人之時發現扇小姐為了挽救自己的舞蹈班向老板娘借錢的事實，而其他幾位客人也多少有把柄被老板娘抓住。柯南在勘察現場后發現了犯人的身份！

對時鐘狂熱的保科琉璍子在自己的身日宴會上被刺身亡。在調查來賓是古垣透露出犯人肯能是個胖子的證詞，而在調查了所有客人后并沒有發現符合猜想的嫌疑人。在聽到大時鐘的零點報時后柯南發現了犯人利用報時的大時鐘的殺人手法和兇手的身份。兇手最終承認了因為為好友報仇而殺人的事實。

在參加大學校慶的柯南和小蘭等人遇到了殺人事件，就在警官要判定為自殺事件的時候，在柯南的引導下警方判斷此次為他殺事件。而安菜在小蘭她們進來之前已經死亡，但此時如何讓桌子擺動的事情成為了破案的關鍵，而表演時站在安菜周圍的三人成了重點懷疑對象。經過對現場的調查柯南很快發現了犯人的犯罪手法和犯人的身份，在確鑿的證據面前犯人最終承認了罪行，并說出了殺死安菜的理由。