在園子的邀請下，柯南、小蘭隨她一起前往杯戶飯店享用“蛋糕吃到飽”，然而在搭公車的途中他們遇到了一位截拳道高手，這位與小蘭勢均力敵的對手到底是什么人？到了杯戶飯店后，得知蛋糕吃到飽餐廳已經截止入場的小蘭和園子大失所望，這時，突然傳來尖叫聲，有一名男子從高處墜樓身亡，目擊人晝川表示樓頂有人影閃過，但當柯南趕到樓頂時卻只發現了外套和鞋子。

社長夫人就好像是在簽名的時候被默默溜進來的幽靈毒害了一樣，就像是寄給服部奇怪信件的人類擅自虛構出來的不正常的存在所下的毒手。門把和拖鞋上所撒的毒粉只是掩人耳目的手段，而饑餓的玉郎也是因為賈斯特羅錯覺選擇了有毒的蛋糕，和高木警官的對話后柯南和服部已經知道了兇手的辦案手法，但他們現在依然缺少決定性的證據。

小五郎一大早便被少年偵探團纏上，他們委托小五郎調查的案件是米花町活動中心的花圃破壞事件，而在調查過程中與山崎小姐發生爭執的花店老板奧田態度非常惡劣，因為小咲小姐的緣故小五郎決定介入調查。當眾人晚上再次來到活動中心時花圃已經遭到了破壞，在破壞的花圃旁還看見了山崎小姐的尸體，奧田被當場抓住，但事件的真相到底是什么呢？

以大阪發生的事件為契機，平次等人特地來到東京搜查，事件現場是一所公寓的房間，經過柯南和平次的調查后判定這是一起自殺案件，利落解決案件的柯南等人準備乘坐電梯回去時又發生了命案。乍看之下發生在眼前的是自殺案件，但柯南和平次發現了很多疑點，根據高木警官打聽的結果，柯南等人鎖定了三名嫌疑人。

被襲擊的迫田暈倒前指向了小蘭，擁有空手道段數的小蘭被懷疑，尋找到目擊證人的柯南還從飾演過蝴蝶夫人的兩位演員身上找到了小蘭飾演角色的原型，而劇本內第二起殺人事件的死亡訊息也不知道蘊含著什么意義。案件變得更加撲朔迷離，擁有犯罪嫌疑的人越來越多，而在案件還沒解決的情況下又有人遭到了襲擊。