身體變小后柯南轉入帝丹小學，并結識了步美、光彥和元太。某日，明星洋子來到毛利偵探事務所，說總感覺有人暗中監視她，為了更進一步了解真相，毛利一行人來到洋子住處，可開門后居然有具死尸橫在門口，期間柯南發現了另一名演員優子的耳環并且還注意到洋子的經紀人山岸神態怪異，洋子、山岸、優子到底誰才是真正的兇手。

小川醫生這兩年來不斷收到未署名的錢和玩具，實在是不知道來歷，于是前往毛利偵探事務所求助。在柯南的提示下小五郎推理出玩具其實是中古品，而小蘭也因此開始懷疑起柯南的身份。在前往小川醫生工作的醫院調查過程中看到柯南翻閱病例的小蘭對柯南的懷疑也進一步加深。最終柯南在千鈞一發之際成功解救了小川醫生的孩子。而柯南也成功化解了小蘭的懷疑。

阿笠博士送給柯南一幅追蹤犯人眼鏡，柯南本想把發信器粘在小蘭身上，卻陰錯陽差的粘在了來偵探事務所找爸爸的雅美手表上，根據女孩提供的信息柯南在賽馬場找到了女孩的爸爸健三，事情本應就此結束，可第二天傳來的卻是健三的死訊，擔心雅美有危險，柯南利用追蹤器找到了一個高大的男人并非雅美，從柯南另一個參與此事的偵探口中得知此事并非尋人那么簡單，深入調查過程中，又出現了一樁命案。

暮目警官趕來寺院展開調查，就在大家一籌莫展準備離開時，獨自調查的柯南從被強大力量打破的墻壁、切口變形的走廊木板、被丟在樹林里的角窗碎片和膠帶中洞察到了兇手的犯案手法，以及兇手就在四個修行僧當中，他用阿笠博士給他的紐扣擴音器道出真相，而兩年前以同樣手法殺死修行僧忠念的居然另有其人。

柯南和小蘭在參加天下第一夜祭時碰到了作家世井，他讓小蘭幫忙拍了幾張照片，這時，橫溝警官找到世井說他的朋友今竹被殺，大家一起趕往犯罪現場，期間，世井用自己的文稿代替今竹的交給了《文藝時代》的記者，種種跡象表明世井就是兇手，可讓人棘手的是此人有不在場證明——相機里那些照片，仔細推敲后柯南發現了其中的破綻。