來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現(xiàn)！在繼續(xù)調(diào)查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發(fā)發(fā)現(xiàn)了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發(fā)現(xiàn)了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協(xié)助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

為了讓扭傷腳的柯南療養(yǎng)腳傷，大伙兒一起來到城崎溫泉，然而，小蘭卻突然失蹤，柯南從光彥他們所拍的照片上看到小蘭和一個小女孩在一起，同時照片上還出現(xiàn)了一個行蹤可疑的男人。這時，柯南他們遇到了服部，他受人委托前來找一個叫陽菜的女孩，而她正是和小蘭在一起的那個孩子。據(jù)陽菜的父親周平所說，在陽菜失蹤的同時他美術館里的展品彩虹之子也不翼而飛。就在大家四處進行尋找時，陽菜和小蘭遇到了危險。

警方在那海的家中并沒有發(fā)現(xiàn)跟蹤狂出現(xiàn)的痕跡 ，可是兇手如果是那海，她又是如何犯案的呢？因為她的不在場證明人正是白鳥警官。白鳥警官打電話讓高木在電影院調(diào)查，并讓他買飲料證實自己的想法，雖然這個結(jié)果讓白鳥警官難以承受，但是為了揭露真相，他揪出了兇手并破解了她的犯案手法，待一切塵埃落定，白鳥警官陷入了消沉的漩渦，就在這時出現(xiàn)了一個人……

雖然根據(jù)收據(jù)知道了這13件t恤是在每個周日的12：28所購買的物品，但專柜的銷售員卻不記得購買人的長相，與此同時，柯南從t恤上奇怪的折痕調(diào)查出了十多年前的登山家遇難事故，而這似乎與這起爆炸事件有特殊的關聯(lián)，就在人質(zhì)們開始躁動的時候，柯南將小五郎麻醉，并指出了放置炸彈的幕后黑手，而他就是……

警察并沒有在三個嫌疑人的家中發(fā)現(xiàn)有同款紐扣的衣服，而且在三天的酉日集市期間，他們都有無法連續(xù)犯案的證明，這時有消息說被害人益子蘇醒，然而他卻表示自己完全不記得在昏倒前所留下的線索。因為掌握不到確實的證據(jù)，警察只好讓嫌疑人先行離開，柯南推理遭遇瓶頸，這時，小蘭、園子和小五郎的談話給了他啟示，兇手就是那個人！