在游览的列车上，美雪（铃木杏 饰）再次邂逅了金田一（松本润 饰），并跟随于他。伙伴用手中的DV记录着产生的全部。某夜，一个木偶团长不幸被害。案发后，警探发现他原本在车厢里的尸身不知去向，所以引起了一阵骚乱。探长决定在一家酒店暂时住下，找寻犯罪嫌疑人，金田一等人也一起前往。后来，依据案情，嫌疑人被锁定在木偶集体成员之中，探长想经过体重以缩小搜寻规模。可是，一个女成员的意外逝世，却让金田一发现了躲藏的隐秘，并由此揭开了一桩尘封多年的旧案本相……。
本片依据天树征丸的漫画改编，除上述特别版戏法列车杀人事情外，还包含以下6个事情，分别为鬼魂客船杀人事情、法兰西银币杀人事情、黑死蝶杀人事情、速水玲香诱拐杀人事情、戏法的森杀人事情和露西亚人形杀人事情。
