某日，一個叫上田丈二的醫師找到小五郎，拜托他調查自己的朋友吉村遭到不明人士恐嚇的事情，當他們來到吉村所在的公寓剛準備上樓時，突然聽到有東西墜落的聲音，柯南急忙跑去，卻發現吉村的尸體，目暮警官趕來之后，對吉村的公寓進行了仔細的調查，而柯南卻將注意轉移到了住在六樓的上田身上。

當大家趕到神像處時，榮造早已氣絕身亡，聞訊趕來的警察也迅速介入調查，當前唯一可以確定的是，兇手就在當時搭乘纜車的人之中，柯南注意到了山下的工人休息室便趁大家不注意的時候跑去調查，卻在這里發現……有了這樣東西，一切謎題迎刃而解，他提出讓大家再次搭乘纜車以場景重演的建議，并麻醉小五郎說出了事情的真相。

晚到的杰拉爾·天馬被劍殺死，和天馬有過爭吵的加那善成為了頭號嫌疑人。柯南則在勘察現場的時候發現窗臺上不自然的痕跡，而鋼琴上奇怪的東西也吸引了柯南的注意，最終柯南揭穿了像謎一樣的人物的真面目同時也解開了殺害天馬的兇手所用的犯罪手法。在鐵證面前兇手最終承認了自己的罪行并說出了殺人動機。

宇佐美過去曾殺害過被害者的孩子。而喝醉酒的宇佐美對事件記憶不清，這樣為案件辯護的英理看來沒有勝望。小五郎雖是想證明宇佐美的不在場證明，卻作為檢察官方面的證人出庭。對疑點懷有疑問的柯南讓小五郎作為辯護方證人再次出庭，進行了新的推理最終指出了犯人的真實身份。美真治的嫌疑終被洗清。

茂木認為小五郎是兇手而開槍將他射傷，當前來“黃昏別館”的所有名偵探都命喪黃泉時，電腦上居然出現了一行關于寶藏的信息，一直躲在監視器操控室的神秘幕后黑手終于按捺不住露出了真面目，沒想到這個人居然是……柯南引導她說出了整件事的真相，而這時，本應死去的偵探們居然都出現在門口，可到底是怎么回事？這棟別墅的寶藏又是什么？