某日上午，千鈞來毛利偵探事務所找柯南商量事情，在樓下附近踫到了一位老爺子，身材高大，眉毛胡子都很長，眼里光芒閃爍，肩上挎著棕色皮包。千鈞以為他是委托小五郎辦案的，就將其帶到了事務所。小五郎不在家，小蘭和柯南也都不認識此人，他自稱是毛利小五郎的師父，鹽田平八郎。鹽田哈哈大笑，「毛利這家伙以前就是個糊里糊涂的傻瓜，不論當刑警還是偵探都是一樣，還常常要我這個師父幫他擦。」柯南好笑，現在也是這樣。
小蘭終于想起來了，老爸的確有這麼一位師父，鹽田平八郎，人稱日本的福爾摩斯，傳說中的名偵探，據說曾經破獲很多大案，也是當年的風雲人物。鹽田說毛利最近很活躍，所以就順便過來看看他。小蘭笑著說爸爸剛才出去辦事了，听說是個著名的劇團受到了威脅。平八郎立即來了興趣，要求馬上過去。柯南大喜，「真叫人期待，這次能看到傳說中的名偵探的推理了！」
千鈞很榮幸充當了司機，開車來到米花藝術劇場。小五郎正在觀看威脅信，上面寫著「立刻停止公演，要不然你們會看到恐怖的慘劇。」小五郎問身邊的導演，「你有什麼線索嗎？」導演沒好氣地說，「怎麼可能有！」這個戴著墨鏡和帽子的大胡子導演，名叫本木和男，揮動手中的紙筒，「喂，祥子還沒來嗎？到底什麼時候開始排演？」搬椅子的男演員說，「她好像沒有心情。」本木惱怒，「可惡！她只不過在電視上走紅了，就開始給我擺架子！」
本木導演回頭對毛利說，「話說回來，雖然大家都認為那是惡作劇，還是怕得要命！毛利先生，就請你調查一下吧！不過，不要妨礙我們演出啊！」說完自顧自走了，小五郎火大，「這算什麼嘛！」柯南和千鈞取過威脅信觀看，毛利嚇了一跳，抬頭看見小蘭也來了，「你們怎麼都來了？」小蘭笑道，「是師祖要我帶他來的，千鈞就開車送我們一起過來了。」毛利大驚失色，從椅子上掉下來，「那個老頭子！在哪里啊？」千鈞覺得大叔好像不太尊敬自己的師父，這在非常重視上下尊卑的日本是很少見的。
柯南說鹽田到這里後就不知道跑到哪里了。小五郎有些不太好的感覺，這時舞台後方傳來了女子的尖聲驚叫。大家急忙向發出聲音的後台房間跑去，這里已經圍滿了看熱鬧的演員。小五郎擠進去，發現一個穿紅衣的美貌女郎緊緊地扼住了鹽田平八郎的脖子。小五郎頭疼，「師父，你在這個地方干什麼？」紅衣美女非常生氣，「剛才這個臭老頭突然模我！」鹽田滿頭大汗，「你就饒了我吧！我都這把年紀了，沒幾年好活了！」
大家都汗，柯南訕笑，「這個色老頭！」小蘭苦笑，「上梁不正下梁歪，師父是色鬼，徒弟自然也是！」千鈞也笑道，「這位老爺子就像龜仙人一樣啊！」柯南和小蘭都奇怪，龜仙人是誰？一位咖啡色頭發的女郎進來，她叫做佐佐木瞳，容貌中上，「祥子小姐，怎麼了？有什麼問題嗎？」紅衣美貌女郎就是女主角大出祥子，她將鹽田推了出去，「我快要受不了了，每件事情都不對！最離譜的就是那個爛導演，我這種演員什麼時候輪到他來指導了！除此之外，還要我和剛分手的男朋友搭檔算怎麼回事？」說完，氣沖沖地離開出去了，佐佐木急忙追了出去。
千鈞非常失望，「這麼漂亮的女人，一點素質都沒有，可惜了！」柯南汗，這家伙又在惦記美女了。女佣裝打扮的中山英子，容貌中上，眼神凌厲，「她以為她是誰啊！」千鈞覺得這個劇組中人關系好像都很緊張，水不是一般的深。小五郎扶起地上的師父，「到底怎麼回事？你說出現就出現，還來打擾我工作！」鹽田卻轉移話題，「那個女演員還是不行，就是人生的寶藏，我只要稍微模一下就知道她這個人的生活方式了。」千鈞和柯南一起搖頭，擺明想吃豆腐還找借口。
說話間，鹽田居然模了小蘭的，小蘭尖叫著發飆，立即來個回旋踢，鹽田及時躲在毛利身後將毛利向前一推，于是小五郎悲劇了。小蘭驚叫，「爸爸！」鹽田平八郎無恥地哈哈大笑，「活著太好了！」柯南汗，「他到底是不是名偵探啊？」千鈞苦笑著上前，將毛利扶起來，「這個老爺子可真夠陰險的！」
幕後，小蘭看到演員的一些情況，不明所以，戴著眼鏡的女演員相良，笑著解釋了舞台上的走位，另外一個秀氣的女演員筱原也解釋了演員在燈光打開時需要做的一些準備工作，小蘭感嘆，「想不到演戲這麼麻煩！」幕上方卻傳來聲音，「干什麼？你這個外行不要干涉，行不行？」說話的男子名叫館岡順一，身體魁梧，臉上都是橫肉，是負責燈光道具的。佐佐木瞳辯解，「我這哪里叫干涉？我只是在拜托你。上個星期表演的時候，照明燈差一點砸到祥子小姐身上……」
館岡大怒，抓住佐佐木的手臂，「什麼？難道你認為我是故意的嗎？」柯南順著梯子爬了上去，「原來舞台的上面是這個樣子。」館岡哼了一聲，放開佐佐木，「隨便你怎麼調查！簡直是開玩笑！」瞳蹲，向柯南道謝。柯南問起祥子被人攻擊的事情，瞳說有幾次，「你不能到這里來，這里很危險的。」說完，佐佐木起身查看上面的設施。
柯南下來，跟千鈞商量，「凶手的目標是大出祥子。」千鈞冷笑，「你看她那囂張的樣子，幾乎把人都得罪光了，別人恐嚇她也很正常。」很快，舞台劇開始表演了，大家都到觀眾席上坐好觀看。不得不承認，祥子的演技還是非常精湛的，那個帥氣的男演員宇田裕一配合的也很好。舞台上，男女主角握住手，男曰︰就算我真的必須下地獄，我還是不跟你分開。女曰︰我也是，我願意跟你走到天涯海角。男白︰我們之間的愛情將化作星辰，我們一定會在天國里結合的。
小蘭哭得稀里嘩啦，不停地用手帕擦眼淚。千鈞好笑，「有那麼夸張嗎？這不是典型的愛情肥皂劇嗎？其實，無論愛情還是天上的星辰都不會永恆……」說完這句話，自然被感性的小蘭痛批一頓，柯南嘲笑千鈞，星星研究太多了。鹽田嘆氣，「真是無聊啊！真要演出的話，應該演四郎探母才好看！」千鈞驚嘆，「鹽田先生居然還懂得欣賞京劇！」平八郎哈哈大笑，非常得意。
舞台上，悠揚傷感的背景音樂響起，中山英子裝扮的侍女端著飲料走上去，放好杯子後轉身離開。男子掏出藥，曰︰你真的願意跟我一起死嗎？女曰︰只要能跟你在一起，我什麼都不怕。柯南也承認好爛的戲。千鈞苦笑，「這個是殉情的結尾吧！」隨後起身去洗手間，結局不用看也知道了。
劇情繼續，男子將水倒入2個杯子，隨手遞給女子一杯。二人先吃下藥，然後將杯中水喝下，都趴在桌子上裝死。劇情結束了，特寫燈光關閉，舞台漆黑一片。頃刻，所有的燈光都打開了，本木大喊，「太棒了，祥子！你今天的演技太有震撼力了。」宇田裕一笑著站起來，「就是說嘛，祥子！連我也被你剛才的演技嚇到了！」祥子依然趴在桌上，宇田伸手搖她的肩膀，祥子卻從椅子上摔落下來，倒在舞台上。
千鈞從洗手間回來，暗道不好，那個祥子的生命波動在緩慢消失。大家也都察覺不對勁，許多演員從幕後觀望，本木導演上前，「祥子，你太入戲了吧？」千鈞沖上去，「不要踫她！」本木已經看到祥子雙眼無神，瞳孔散光，驚叫起來。千鈞低身查看，「不行，她死了！」小五郎大喊，「所有人現在都不準離開現場！」柯南大怒，「可惡，居然在我的眼前殺人！」
目暮警官、高木警官帶隊趕到現場，死者的皮膚呈現粉紅色，由體內向外浮出斑點。目暮警官肯定，「這很明顯是……」鹽田道，「是使用氰酸化合物進行的毒殺！」目暮跳起來，「鹽田先生，你怎麼在這里？」鹽田大笑，「我听到你跟毛利的傳聞，所以特地過來看看你們到底進步到什麼程度了。」目暮火大，「等一下，你不是已經退休了嗎？請不要妨礙我辦案！」
鹽田嘲諷，「挺會說官話的嘛！你忘了，你還是菜鳥的時候，讓那個連續殺人犯明目張膽地跑了，眼看面臨革職的時候，是誰救了你？」警官們都很吃驚地看著目暮，目暮尷尬，「這個……」鹽田回憶，「那個密室無頭案的殺人手法，好像也是我幫你解開的吧！」目暮警官這次真的無地自容，蹲在地上連頭都抬不起來。千鈞和柯南都很震驚，這個老頭當年這麼厲害啊！
毛利上前安慰目暮，「放心吧，其實凶手早就留下蛛絲馬跡了。」目暮咬牙，「毛利，拜托你了，我的手下都在看著呢！要是被鹽田先生破案的話，那以後我的耳朵就有罪受了。」鹽田平八郎似乎並不著急調查取證，反而在椅子上坐下來。柯南抱怨千鈞，「你怎麼偏偏在剛才去洗手間啊！要不然說不定能看見我們看不到的東西。」
千鈞苦笑，「我怎麼知道凶手敢在毛利大叔眼皮底下殺人，我還以為有大叔在這盯著，不會有事呢！」柯南疑惑，「剛才你怎麼知道祥子出事了？」千鈞尷尬，「不是啦，我以為那個色導演想趁機吃祥子的豆腐，我還沒模到她傲人的身材呢！她就這麼死了，太可惜了！」柯南徹底無語了，都什麼時候還想這些亂七八糟的。千鈞見蒙混過關，暗自慶幸。
小五郎開始了胡亂推理，「凶手就是演戲時偷偷下藥殺人的宇田裕一！」宇田說毛利是一派胡言，「我根本沒有殺祥子的動機！」本木和男冷笑，「那倒未必，你以前不是跟祥子交往過嗎？可是最近祥子走紅後，就跟你分手了。」宇田被戳中痛處，大怒，「你還不是一樣，你根本就不屑祥子的演出，幾乎每次都跟她發生爭執。」本木不屑，「我們兩人的爭執只是為了讓戲演得更好！」宇田冷笑，「你說的真好听，還不是祥子不肯讓你q規則，你一直懷恨在心！」本木被說中丑事，大為憤怒，差點跟宇田打起來，高木急忙將二人分開。
千鈞搖頭，「這兩個家伙都夠無恥的，一個只想借著導演的名分佔便宜，一個前女友死在眼前，一滴眼淚都沒有，這都什麼人啊！」柯南卻在分析，「喝下氰酸化合物的話，幾乎都是立即死亡，祥子把藥吞下去後，還不慌不忙地喝下一杯水。」千鈞一愣，「那就是說藥里面沒有毒。」
宇田也上前，「那你看清楚這里面到底有沒有毒！」然後拿過鑒識手中剩余的藥吃了下去，目暮和毛利一起驚叫。結果自然是沒事，毛利和目暮卻嚇出一身冷汗，他如果死在這里，目暮估計有被撤職查辦的危險。目暮催促毛利快點想辦法，毛利頭上都是汗，他已經陷入死胡同了，但又死要面子，不肯向師父請教。
柯南疑惑，「凶手到底是怎麼樣讓祥子服毒的呢？」千鈞低聲道，「會不會是在排演前讓祥子先服下了溶化膠囊？」柯南搖頭，「膠囊溶化大概需要15分鐘，而且時間不容易掌握。要用速效藥的話，是沒有辦法的。」千鈞擊掌，「那只有最後一個可能，毒藥在水中或者杯子里。」柯南也想起，中山英子對大出祥子非常不滿的事情，當時把水拿到舞台上的就是她。
柯南抬頭發現英子不見了，鹽田開始批評毛利和目暮，「你們在這里做什麼啊？一點長進都沒有！」小五郎無奈，只好虛心請教，「那麼師父認為凶手是誰啊？」平八郎伸出手指，「這是個最基本的問題，凶手是個女人。」千鈞提醒毛利，將水送到舞台上的就是個女子。毛利也馬上反應過來，「那個侍女拿來的水里有毒。」
千鈞和毛利闖入後台找到英子，她手里拿著手提箱不知道做什麼，見二人進來，將箱子匆忙抱在懷里，語無倫次地說，「我什麼都沒做！我看後台太亂了，才來整理一下……」毛利疑惑她到底藏了什麼東西，千鈞用力將英子手中的物品奪過來。英子很生氣，「你們這是干嘛？你們認為我到底做了什麼事情？」千鈞將東西交給柯南，一起觀看。毛利冷然，「我說過，在調查結束前，每個人都不可以離開現場。」
柯南立即發現箱子中的便條紙跟威脅信用的紙是一樣的，上面還有痕跡。千鈞撫額，「這個傻女人，竟然用自己的紙。」英子吃了一驚，小五郎惱怒，這個小鬼又來妨礙自己辦案了。千鈞急忙拉住要打人的毛利，「上面有筆寫過的痕跡！」毛利拿出鉛筆涂抹，字跡清晰可見，正是恐嚇信的內容。英子癱坐在地，小五郎哈哈大笑，讓高木將其押出來。
小蘭大聲稱贊鹽田平八郎，「多虧了你，案子才這麼快解決了！」鹽田哈哈大笑，小蘭好奇，「師祖，你怎麼知道凶手是女人的？」「我以前就常說，一切犯罪後面都有一個女人。」柯南汗，「不會吧？」千鈞冷眼旁觀，「這個老爺子八成是故意偽裝成這樣吧，日本的福爾摩斯應該沒那麼簡單！」
高木上前報告，鑒識組長找不到氰酸化合物的毒藥。英子很生氣，她承認恐嚇信是自己寫的，可是絕對沒有想殺祥子。本木導演再次添火，告訴警方，英子的女主角被祥子搶走後，就一直對祥子懷恨在心。英子沒有否認，「那是當然，你還不是一樣？你也說過，要是那個不听話的女人死的話就好了！」本木大怒，「這出戲要是流產的話，最傷腦筋的就是我這個導演！」高木只好將二人勸解開。
千鈞提議檢查一下剩下的水，結果鑒識發現祥子的杯子里面的確有氰酸反應，壺中水里卻沒有任何異常。小五郎認定人是英子所殺，英子大怒，「不是我殺的，糊涂偵探！」小五郎火大，「你……」女演員相良卻提到，英子將杯子端出去之前，整個盤子是從舞台旁邊接過來的。英子也想起來了，盤子是館岡順一交給自己的。