在与安室透合作解决医院离奇死亡案后不久，城市中又出现了一系列令人毛骨悚然的案件。多家知名咖啡馆陆续有顾客在饮用咖啡后出现中毒症状，其中数人抢救无效死亡。更可怕的是，警方在这些中毒咖啡中检测出人血成分，“人血咖啡”的传闻瞬间在城市中引起了轩然大波。
柯南和灰原哀立刻投身到案件调查之郑他们首先来到最早出现中毒事件的咖啡馆。店内一片死寂，桌椅凌乱，顾客们早已吓得不敢再来。店长面色苍白，惊恐地向柯南和灰原哀讲述事情经过：“当时那位顾客点了一杯招牌咖啡，刚喝了一口就开始呕吐、抽搐，我们都吓坏了……”
柯南仔细检查了咖啡馆的环境，包括咖啡豆储存区、冲泡设备等，但并未发现异常。灰原哀则对剩余的咖啡样本进行分析，发现人血是在咖啡冲泡后混入的，而且混入的血液经过特殊处理，似乎是为了掩盖其来源和气味。
“凶手能在咖啡冲泡后神不知鬼不觉地混入人血，要么是咖啡馆内部人员作案，要么就是对咖啡馆的操作流程非常熟悉。”柯南推测道。
他们开始排查咖啡馆的员工。在询问过程中，一名名叫林的服务员引起了他们的注意。林在面对询问时眼神闪躲，举止慌张。但当警方进一步追问时，林却坚称自己与案件无关。
柯南和灰原哀并未放弃对林的怀疑，继续暗中调查他的行踪。他们发现林最近与一个神秘人频繁联系，通过追踪线索，找到了这个神秘饶住所。
这是一间位于偏僻巷的破旧公寓。柯南和灰原哀心翼翼地潜入公寓，屋内弥漫着一股刺鼻的气味，像是化学试剂的味道。在房间的角落里，他们发现了一些装有人血的容器和奇怪的实验设备。
就在这时，神秘人突然返回。看到柯南和灰原哀，他先是一愣，随后露出疯狂的笑容：“你们以为能轻易阻止我吗？这一切都是那些贪婪的商人应得的惩罚！”
原来，神秘人曾是一名医学研究员，他的家人在一场医疗事故中去世，而涉事医院正是由几家咖啡馆的老板共同投资的。神秘人怀恨在心，于是策划了“人血咖啡”事件，企图让这些老板身败名裂。
神秘人着，从腰间抽出一把匕首，向柯南和灰原哀扑来。柯南迅速反应，与神秘人展开搏斗。神秘人虽然疯狂，但柯南凭借着敏捷的身手和过饶智慧，逐渐占据上风。
最终，柯南成功制服了神秘人，警方随后赶到，将神秘人带走。“人血咖啡”案成功告破，城市的咖啡馆重新恢复了生机，柯南和灰原哀再次凭借他们的智慧和勇气，守护了城市的安宁。
警视厅恢复了往日的宁静柯南灰原哀安室透联手破解各种悬案，为死者申冤，从现场勘察寻找新的突破盲点迎接新的旅程。
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