少年偵探團在米花公園附近遇到了步美以前的鄰居秋本小姐，她正準備去附近的警局找每晚都能遇到了大胡子警察道謝，沒想到詢問后卻發現根本沒有這個人，碰巧這附近頻頻發生闖空門事件，大家懷疑那個假警察就是盜竊犯，于是柯南他們分頭展開調查，意外的是大家都對這個冒牌警察贊不絕口，他到底是誰？又是為了什么目的而假扮警察？

警察在案發現場發現了一個筆記本，上面以流動日記的形式寫著這四名死者害死甲斐先生的秘密，根據這個筆記本，大和警官推測兇手就是因為內疚而動手殺人的繁次。但是還有疑點并未解開，于是，柯南和服部兩人再次來到了綾華的死亡現場，并從一名警察那里聽到了關鍵的線索，兇手就是……

柯南、小蘭和小五郎一起去逛商場，沒想到書店附近傳來了一聲尖叫，只見一名男子渾身是血昏倒在地，接到電話的警方火速趕到并立刻封鎖現場，期間柯南和偶遇的灰原從一名小偷那里得知了歹徒的些許信息，之后，二人又對樓上的牙科診所進行了調查，根據搜集到的信息，他們鎖定了目標，就在歹徒企圖再次傷人時，警察及時趕到。

當晚，這名潛入醫院的黑暗組織同伙南田陸道果然展開了行動，但同時FBI也暴露了行動，南田陸道在驅車逃跑的過程中舉槍自盡，雖然柯南破壞了他的手機但他還是通過其他手段將搜集來的信息傳給了組織。既然事情發展到這種地步，轉院無疑就是在向黑暗組織昭示水無憐奈就在這里，所以只能另想對策。另一方面，英祐伺機潛入了水無憐奈的病房，并發現她早已從昏迷中蘇醒。

對三天后即將失效的殺人案兇手不斷發出挑釁言論的犯罪心理學家平棟堂次，在自己家中遭到殺害，兇手在他的背上刻下了Z字型傷痕。為找尋更多的線索，柯南等人跟著高木警官來到了二十年前的受害人家中詢問相關案情，雖然只得到了零星線索，但柯南卻將它們串聯起來并發現了共同點，那就是這四名被害者或許是一起打麻將的牌友，于是，高木和柯南等人決定順藤摸瓜，逐一調查他們可能去過的麻將館。