少年侦探团团员泰二发现一名怪异的老人蹲在十字路口画着奇怪的记号，便一路尾随，不料却落入了妖怪博士设下的陷阱。随后，少年侦探们一个接一个地下落不明，原来是他们接连破获大案，歹徒们怀恨在心，伺机报复。为了救出少年侦探们，大侦探明智小五郎大展身手，终于再次挫败了二十面相的阴谋。