倫太郎家的餐廳來了一個叫龜倉雄二的人，在他以報恩為目的來到這里之后，倫太郎家原本的冷清的餐廳因龜倉的努力而漸漸生意興隆起來，可倫太郎總覺得事情沒那么簡單，便拜托少年偵探隊進行調查。龜倉以想菜單為由總把自己關在屋子里，這讓柯南等人覺得很可疑，這時，光彥想到了福爾摩斯里的紅番聯盟案件，于是大家便以這個案件為參考展開了調查，柯南認為光彥等人的推理都不可靠，然而事情的真相卻將柯南狠狠打擊了一番。

看著奄奄一息的柯南，步美建議大家自己想辦法，三人按照石頭上的文字推斷出了出口方位又利用蝙蝠逃出了洞穴，歹徒也遭到逮捕。緊接著柯南被立刻送到醫院進行治療，又在小蘭碰巧知道血型的情況下給他輸了血，小蘭最近的奇怪反應讓柯南意識到自己的身份或許已經在小蘭面前暴露，就在他打算向小蘭坦白時，灰原拿槍對準柯南。

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。

小蘭抽空和園子一起去上陶藝課，柯南暗中尾隨但被人發現，之后便和小蘭她們一起做陶藝，這間陶藝教室除了擔任講師的美濃先生還有他的助手笠間菊代，這時，美濃的女婿素夫剛好回來，沒有想到在他回來沒有多久竟然不見了，最后大家在倉庫內發現了被人用領帶勒死的素夫的尸體。

青野木亮藏是在形成密室的茶室中被殺的，橫溝警官開始詢問時卻發現沒有人到過茶室,所有人都有不在場證明。在調查茶室外圍的時候柯南發現了兇手的犯罪手法和證據。“沉睡的小五郎”召集大家道出了兇手利用一根繩子的作案手法和犯人的身份。在鐵證下兇手終于承認自己的罪行并道出了原因。