小五郎骨折住院，某天夜晚他看到對面的房間有殺人的黑影，匆忙趕去后，卻發現屋里什么都沒有，接下來的幾天，發生了同樣的事情，主治醫師白井說可能是因為疲勞而產生的幻覺，但柯南卻認為事件沒那么簡單，他陪夜的當晚也看到了殺人場景，兩人一起跑出去，當他趕到小五郎身邊時，卻發現小五郎已昏倒，旁邊還躺著已經死去的江藤醫生，小五郎就這樣糊里糊涂的成了「殺人兇手」……

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。

某天一個自稱是新一女朋友的量子前往毛利偵探事務所，此舉引起了小蘭極大的反感。其實量子被拜托看護著名足球運動員赤木英雄的弟弟赤木守，而小守竟遭綁架！迫于綁匪的壓力量子不敢驚動警察才出此下策。在小蘭拜訪量子的時候柯南發覺了量子的難言之隱以新一的身份打來了詢問電話。在柯南的推理幫助下終于找到被綁架的小守而英雄也在得知弟弟被找到后完美的贏得了比賽。

小五郎作為顧問加入了洋子拍戲的劇組，拍攝結束后，小蘭找男主角那智簽名時卻看到了他被攝影師安西威脅場景。晚上大家其樂融融的回旅館聚餐，期間妙子曾回家取東西，她的未婚夫島崎外出賣煙，回到旅館后的妙子看到外出的安西神情充滿恐懼。小蘭和洋子外出買東西的路上，發現了死在神社的安西，柯南再次展現推理頭腦，找出真兇。

某日，一個自稱柯南媽媽的陌生女人來接他，柯南第一反應就是她可能是黑衣組織的人，因為她清楚柯南家的底細以及他的真實身份，期間，柯南雖趁機逃脫，但去找阿笠博士的時再次候被抓，他聽到了那個女人和一個面具男討論交易藥物的事情，待他們離開后柯南按照那伙人留下了線索找到交易地點，可不幸的是他行跡暴露，面具人對他槍口相向……