国际医疗队的医生橘和都叙利亚回到日本东京，她的老师水野隆之羽田机场接她。二人久别重逢，和都非常高兴。但是，就在此时，水野突然因腹部爆炸而死。负责案件调查的礼纹警部、柴田巡查长带和都到警署接受调查。在安放遗体的地方，和都遇到了正在给水野的遗体做尸检的案件调查顾问夏洛克。和都跟随着拥有超常洞察力和推理力的夏洛克一起挑战这件离奇的“液体炸弹”连环杀人案。

和都所住的酒店全部烧毁，在夏洛克的哥哥健人劝说下，她搬到波多野家的221B，开始与夏洛克同住。某日，夏洛克受波多野的朋友舞原鞠子委托，调查一桩案件。舞原借给美术馆岸田实笃的画作《幸子像》上被人用油性笔画上了胡子，舞原希望查清犯人的身份和做案动机。然而，曾提议舞原夫人卖掉《幸子像》的画廊老板柳泽从楼上坠落而死，夏洛克开始与画像修复师桑畑等人接触，展开调查。

夏洛克与和都接到一个案件委托。委托人灰谷铃子为了能跳槽到大牌制药公司“莫森制药”，把研究文化文交给一个叫椎名亚里沙的猎头，谁料，亚里沙拿到论文后就失踪了，再也联系不上。夏洛克着手查案时，得知“莫森制药”的研究室主任绵贯博士被人用高压电流袭击，已成废人。夏洛克认为这两起事件之间有密切的联系。根据从亚里沙的妹妹由麻处得到的情报，她开始怀疑亚里沙是整个事件的关键人物。