留言是目暮警官的，请大家一起到丽丽体育俱乐部来，西条直也跳水失败而死。大家先后都赶到丽丽俱乐部，见到目暮警官。西条直也戴着游泳帽，躺在池水旁，已经死去多时了，警官和鉴识们正在拍照取证。警方推断死亡时间是晚上8点到9点之间。而死因是溺水而死，柯南侃侃而谈溺死的特征，警方也认定是溺死，大家奇怪看着柯南，这个孩子怎么知道这么多，柯南急忙说是悬疑推理剧里面演的。
千钧苦笑这家伙又忘乎所以的出风头，急忙帮忙转移话题，“西条是著名的跳水选手，水性相当好，怎么会无故溺死呢？”柯南发现西条的泳帽上有血，推断是被什么撞击过。大家想起白天的事情，一起望向跳水高台。目暮警官也认为死者是跳水出现意外，撞到台板跌入水中后溺水而亡。毛利也支持这种说法，认为晚上练习时不小心失败了。
柯南却询问当时是否有其他人跟死者同在这里练习，小五郎让柯南闭嘴。佐伯丽子说他们都在为明天的开业典礼做准备，没人陪同西条来这里练习。木岛久也说最近比赛近了，西条一直在抓紧时间练习，今天也一样。目暮警官提到了有一位目击证人，是住在对面公寓的老人，他说看到了西条选手在做跳水练习。柯南询问他是否看到了意外发生的经过，目暮警官一愣，回答确实没有。
小五郎恼怒，再次扁了多嘴的柯南。千钧却觉得柯南的话很有道理，“拜托，目暮警官，如果他没有看到意外发生的过程，就不能算直接的目击证人，他的话只能作为旁证。”目暮警官点头认可，柯南还提到西条每次练习时会戴着耳塞，鉴识人员已经将耳塞取走了。柯南看过后说跟白天见到的不一样，白天的那对耳塞是浅蓝色的，这个却是h色的。小五郎认为一定是换过了，这没什么好奇怪的。
柯南却说泳帽也不对，几个女孩好奇问柯南哪里不对，柯南回答，“因为跳水选手通常不戴泳帽啊。”几个女孩觉得大有道理，今天白天练习时那些选手都没有戴泳帽。小五郎不屑，“人的心情都有阴晴不定的时候，你问这些琐碎的事情有什么意义呢？”柯南通过负责搜查的警官甲乙那里知道，西条的柜子没有上锁，在柜子附近的衣服上发现了乙醚的味道。千钧和柯南一致认定这是一桩谋杀案，而不是意外。
这时，目暮警官把俱乐部的选手都召集起来，宣称警方初步判定是意外。柯南大吃一惊，千钧苦笑，目暮警官向来比较省事，喜欢简化程序。目暮和毛利商量一下，准备收队回去了。千钧让柯南快点想办法，柯南也急出一头汗，抱怨目暮和毛利是糊涂二人组。佐伯丽子向目暮警官确认了明天的开幕式不会受影响，目暮警官宣布今天晚上的调查取证到此结束了。丽子长出一口气，向其他队员宣布了明天开幕式照常举行的决定。
柯南认为俱乐部内部人员作案的可能性非常大，因为案发当时所有的客人都离开了。千钧和柯南赶到慰劳酒会办公室，见到了二位正在清理垃圾的队员。柯南询问酒会中途是否有人离去，选手甲乙回答可能有人离开，当时人太多太热闹了，他们都没有注意到。柯南判定肯定有人离开，三个嫌疑人，第一个是俱乐部的社长佐伯丽子，第二个是代表权被抢走的木岛久，第三个是出现在婚外情照片上的成濑圭一。
千钧认为现在最大的问题是那位目击老人的目击证词，就带着柯南去拜访了这位老人。原来这位老人坐在轮椅上，腿上有残疾，而且是位画家，老人自称画画是业余的消遣。千钧和柯南都看到了老人所画的《月光下的跳跃》，他平时会在固定时间观察后画画娱乐，这幅画就是今晚画的。老人认识西条，感叹道，“太可惜了，都是他把灯关掉了，勉强练习才会发生这样的事情。”千钧和柯南都吃了一惊，老人说他也因此画下以满月为背景的这幅画。
柯南问是否看清了西条先生的脸，老人直言太黑了没看清，“不过，那景象真的太美了，我仿佛看到他脸上闪耀着光辉。突然觉得画意泉涌，就急忙将其画了下来。”柯南觉得不对劲，如果头撞到台板上，身体的平衡会乱掉，而画上非常正常。柯南看到画作上的一个细节，眼镜上光芒一闪，真相只有一个。千钧按照柯南的吩咐将老人的这幅画借来当做证物包好，二人匆匆赶回体育馆。
小兰、由美她们几个到处寻找二人，见到二人回来无不抱怨。小五郎更是愤怒，“你们到底跑到哪里去了？”小兰也道，“我们都担心死了，到处找你们两个。”静杨气呼呼地说，“千钧，你怎么老是带着柯南乱跑，可别教坏小孩子！”千钧被四女揪住大肆批评。小五郎也决定教训一下柯南，开始追柯南，柯南急忙逃跑，情急之下跑上了跳水高台，大叔恼怒之下忘了恐高的事情，奋力追了上去。柯南无奈，只好射出麻醉针，击中大叔的臀部，想让沉睡的小五郎出现跳水高台上。小五郎摇摇晃晃眼看要掉下去，还好千钧甩开几个女孩跑了上来，急忙拉住毛利，让他安稳坐下来，二人都出了一身汗。千钧抱怨柯南太冒险了，差点出事。
几个女孩也都吓了一跳，询问他们是否有事。柯南开始扮演小五郎，让几个女孩把所有人都叫到