毛利小五郎决定亲自去医院一趟查查这位医生的病例，看有什么线索。千钧就先把侦探团三个孩子送往阿笠博士家，让他们到那玩游戏。初次见面，阿笠博士很快就和孩子们混熟了，还特意出了冷谜语，三个孩子傻眼了，千钧急忙匆匆离去，自己可不想陪一帮小孩玩闹。
小川医生有一幅祖父留下来价值2千万的名画，在医院里，小五郎、柯南和小兰见到了那幅画，可是对方如果是为了画送玩具又是什么意思，柯南也有点想不通。这时候一个护士拿来一盆花，说是有人送给小川荐行的，对方送来的是牵牛花，花语是“虚幻的恋爱”，每次都是8月3日送来，小五郎笑着问他是否在外面有情人，小川医生苦笑着否认了。小五郎提出翻阅一下病历，小川医生犹豫后还是答应了，不过让小五郎保密。
可是小五郎也没从中找出什么线索，就先和小川医生到外面调查那幅画的情况。小兰故意去而复返，观察柯南的表现，发现柯南在飞速翻阅病例，根本不像个小学生的行为。柯南推断送礼物的人不是这2年的病人，一定是小川医生刚到医院第一年的病人，又与8月3日有关，里面有嫌疑的是8个人。如果送花和钱表示感谢的话，应该是3年前手术成功的冈田真纪，以及病愈出院的和田博二。
小兰猛然想起柯南出现那天刚好是新一失踪那天，而且柯南最近表现非常惊人。小兰试探他，“你连这些都知道，不愧是新一啊。”柯南一时得意，“当然了。”小兰说：“你果然……”柯南大惊失色，急忙说：“小兰姐姐，你八成发昏了吧，我是柯南啊。”柯南暗暗叫苦，为了掩饰，柯南拿起游戏机玩，小兰怀疑他是故意的，小兰想起自己曾经说过喜欢新一的话不禁又羞又臊，恼羞成怒，大喊，“我怎么可能喜欢你，不要误会了。”
柯南心里道，明明早就承认了还嘴硬。这时候柯南发现游戏机上有个名字，荻野智也，大喊让兰把大叔和小川医生立即喊来，小兰几乎立即断定柯南的真实身份了。小川医生想起自己确实有这么一位病患，不过这个孩子因患盲肠炎已经去世了，当时他的父亲荻野先生非常悲伤愤怒。小五郎也明白了这些旧玩具就是那位死去的荻野智也用过的旧玩具，里面充满了荻野先生的不平和怨恨，而这次的那封信就是取小川先生儿子性命的最后通牒。
这时候，千钧也驱车赶来。毛利大叔急忙让小川医生打电话联系幼儿园的老师，老师说小川勇太已经被人接走了。小川医生的妻子说自己并没有接到孩子，还以为小川医生接走儿子勇太了。毛利侦探和柯南都认定这是要绑架报复，急忙顺着幼儿园附近四处找寻。在一个游乐场地，大家在高处看到了荻野先生对拿着玩具玩耍的勇太挥起刀子，柯南大惊失色，从两个少年手中借来足球踢中荻野的手臂，刀子落在地上。
千钧飞跃赶到，将荻野先生摁倒在地。荻野先生是因为儿子智也的死迁怒于当时负责手术的小川荐行医生，欲绑架杀害其子勇太，还把儿子的玩具和最喜欢的牵牛花送去表达自己的痛苦和对小川医生的怨恨。可爱的勇太非常感激这位叔叔送给自己这么多玩具，虽然这些玩具都旧了，但是他都有认真使用和保管。荻野先生被感动了，想起自己的儿子，流泪放弃了。最后，小川医生不打算追究荻野先生的绑架了，请毛利侦探不要报警，因为他们同样都是做父亲的人，他能理解荻野先生的心情。小五郎点头答应了。
在大家回去的时刻，发现很多车在路上疾驰追逐，小五郎惊叹，“是秘密调查局的人，奇怪，他们在追什么人？”柯南也是疑惑，山本一夫可不是等闲人，能惊动他的事情说不定就和组织有关系，想到这里难免激动起来。刚想要招呼千钧追上去看看，却被小兰直接抱起，警告他不要乱跑，很危险的。柯南拼命在温柔的怀里挣扎，急得不得了，不停向千钧使眼色。
千钧苦笑，这个是跟黑暗组织没有关系的，应该是天化组织的超级战士惊动了秘密调查局，刚才在医院里面，他就感到附近有异常生命波动，但是顾及到毛利一家，也担心引起山本怀疑，因而他也没什么举动。以眼下的状况看，山本一夫也早就准备，但是不知道什么原因让潜入医院的超级战士成功脱逃出来。
千钧摇了摇头，这件事让那位山本大叔去头疼，向柯南摊了摊手，比划一下。柯南泄气了，他明白千钧的意思，他们现在追上去，恐怕会立即引起山本一夫的怀疑，弄不好连组织都会疑惑。
山本一夫愤怒无比，自己好不容易抓住一个天化组织的高级人员，但这人抵抗时受了重伤，就送到离这里最近的医院里面进行抢救，却被两个超级战士成功潜入将其灭口。其他手下也是满脸不甘，一个手下低声报告，“局长，医院里死了两名医生两个女护士，刚开始就是敌人扮成他们潜入的。随后杀死我们6名看守，将目标灭口，在逃离时他们又装扮成我们的人员，成功混了出来，然后以极快速度飞奔至准备好的停车处，开车逃离，路上有那么多车搅乱视线应该有他们的接应人员。”
山本皱眉，“这两个人能够急速易容化妆，并且以速度著称，果然是非同小可的能