圍繞著由推理游戲急轉成的殺人事件，柯南在詢問過車內有嫌疑的人后漸漸有了線索，事件背后的兇手終于露出了馬腳，正在他上演推理秀時卻有其他的事情發生。單獨出去的小哀至今未歸，而世良真純也被神秘人物電暈帶走，但這個車上還藏著不一般的人物，最后誰是贏家現在還沒有定論。

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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。

帶走柯南的女子真名是蒲川情奈，她是被三名強盜殺害的銀行員賢也的女友，為了替賢也復仇的她一再犯下罪行。同一時間小五郎等人借助安室的推理逐漸逼近事件的真相，并馬上前往最后一位搶劫犯的住處，另外阿笠博士和世良等人也趕了過來，而柯南已經跟著情奈前往可能是最后一位搶匪的三位女性那里。

八號車廂里的殺人事件已經偵破，而有希子與苦艾酒的對峙還沒有結束，在八號車廂制造火災假象后等待著小哀的是波本。與苦艾酒所計劃的一樣，隨著列車的爆炸苦艾酒的任務也告一段落，正在品味勝利成果的她卻又看到了和少年偵探團一起的小哀，這一切的背后還有所隱藏，前來協助柯南的究竟是何方神圣？