柯南、灰原哀和毛利小五郎等人接到了目暮警官的电话，说是米花医院发生了一起毒杀案，让他们赶紧过去协助调查。
当他们赶到医院时，现场已经被警方封锁。死者是一名中年男子，名叫山本，他是在病房里被发现死亡的，死状十分痛苦。经过初步检查，警方发现山本是中毒身亡，而毒药是一种罕见的神经性毒素。
柯南和灰原哀立刻展开了调查。他们发现山本是因为心脏病住院的，平时很少和外界接触，也没有什么仇人。病房里也没有发现任何可疑的物品，门窗都是关着的，看起来不像是有人从外面进入作案。
灰原哀推测，毒药可能是通过食物或者药物进入山本体内的。于是，他们开始调查山本的饮食和用药情况。护士告诉他们，山本今天的饭菜都是从医院食堂打来的，药也是医生开的常规药，没有什么异常。
柯南仔细查看了山本的病历和药品清单，发现有一种药的剂量似乎有些不对。他怀疑医生可能开错了药，或者有人在药里做了手脚。
他们找到了给山本看病的医生，医生却坚称自己开的药没有问题，而且这种药在医院里都是严格管理的，不可能被人轻易动过手脚。
就在调查陷入僵局的时候，柯南在山本的病房里发现了一个小小的摄像头。他怀疑有人通过摄像头监视山本，然后趁机下毒。
警方顺着摄像头的线索，找到了一个神秘的账号，但是这个账号是匿名的，很难追踪到背后的人。
灰原哀通过对毒药的分析，发现这种毒药在市面上很难买到，只有一些专业的实验室或者组织才有可能拥有。她推测，这起案件可能和黑衣组织有关。
柯南和灰原哀决定从山本的人际关系入手，继续调查。他们发现山本曾经在一家科技公司工作过，而这家公司最近正在研发一种新型的药物，和黑衣组织一直在寻找的某种技术非常相似。
他们怀疑山本可能掌握了一些关于这种技术的关键信息，所以被黑衣组织盯上了。为了不让山本泄露秘密，黑衣组织派人在医院里将他毒杀。
经过一番艰苦的调查，柯南和灰原哀终于找到了一些线索，锁定了一名嫌疑人。这名嫌疑人是山本在科技公司的同事，他最近的行为举止非常可疑，而且和一些神秘人有过联系。
柯南和灰原哀设下了一个圈套，引嫌疑人上钩。嫌疑人果然中计，露出了马脚。在警方的围堵下，嫌疑人最终承认了自己的罪行。
原来，他是被黑衣组织收买了，为了钱和自己的利益，他背叛了山本，将毒药放进了山本的药里，导致山本中毒身亡。
案件终于告破，但是柯南和灰原哀知道，这只是黑衣组织的冰山一角，他们还有更多的阴谋和秘密等待着被揭开。他们将继续努力，与黑衣组织斗争到底，保护身边的人，维护正义。