柯南一行人在阿笠博士的陪同下一起去山上露營，在柯南和博士前去買東西時碰巧遇到了世良真純。另一方面，在山上撿拾柴火的灰原等人碰到了正在掩埋尸體的可疑人物，無法與柯南聯系的他們只能逃到了山中的小木屋內，但讓他們沒想到的是這里便是兇案的事發現場，在柯南等人開始調查三個有嫌疑的人時小木屋卻燒起來了。

寒假的這天柯南發燒了休息，而原本約定好的在步美家的紙牌游戲也沒有辦法參加。就在和步美通電話時忽然有個叫做正南的小男孩說有陌生人闖進家中敲開了步美家的門，但之后他的父母便過來把他帶走了。看似小孩子的惡作劇但柯南卻發現其實他們不是真的父母，正南可能真的面臨危險！于是少年偵探團的各位來到正南的家里一探究竟。

一封寄給服部平次奇怪的信件，里面有著一個月前殺害設計公司社長若松耕田先生的殺人兇手寄來的東西，和葉代替感冒的服部依照信上的指示和朋友一起拜訪了若松先生的大阪老家，在哪里他們看到了一個頭發很長令人毛骨悚然的人，而這個人在停電的時候卻消失的無影無蹤，更奇怪的是若松先生刻在瓷磚上的死亡訊息也跟著消失了。

警方將嫌疑人鎖定在三個人身上，考慮到兇手很可能是關西人，服部要求親自對他們進行偵訊，這些人分別是須貝、甘粕和東條，他們都聲稱自己是地道東京人，并且偵訊期間并沒有發現什么異常，之后，在旁吃飯的小蘭等人提供了一些線索，這讓柯南茅塞頓開，原來兇手就是那個人！他讓餐廳為這三個嫌疑人分別準備一碗味增湯，并說只要喝下就能真相大白。

在小蘭做出大膽舉動的同時新一也開始了推理，當沢栗熏得知最后離開妹妹房間的人是光井后，便將槍口指向她，但新一卻說兇手不是她，緊接著他說起了死者的成名推理作品，將沢栗未紅與書中主人公的命運向聯系，正是這種亦真亦幻的錯覺導致她自殺死亡，聽到新一這樣的推理，沢栗熏難以接受，就在他精神崩潰之時，警察沖進來將他制服，雖然最大的威脅解除，但這起案件并未結束。