蓝泽耕作（山下智久 饰）离开了翔阳大学附属北部医院的急救中心，成为了一名神经外科医生。白石惠（新垣结衣 饰）依然在人手不足的急救中心担当着领导者的角色。曾经也梦想成为飞行急救医生的绯山美帆子（户田惠梨香 饰）离开翔阳医院，成为了妇产科医生。冴岛遥（比嘉爱未 饰）依然从事着飞行急救护士的工作。藤川一男（浅利阳介 饰）与白石一起留在急救中心，成为了一名整形外科的急救医生。
在旅行的列车上，美雪（铃木杏 饰）再次邂逅了金田一（松本润 饰），并追随于他。同伴用手中的DV记录着发生的一切。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体不翼而飞，于是引起了一阵骚乱。探长决定在一家酒店暂时住下，找寻犯罪嫌疑人，金田一等人也一同前往。后来，根据案情，嫌疑人被锁定在木偶团体成员之中，探长想通过体重以缩小搜查范围。但是，一个女成员的意外死亡，却让金田一发现了隐藏的秘密，并由此揭开了一桩尘封多年的旧案真相……本片根据天树征丸的漫画改编，除上述特别版魔术列车杀人事件外，还包括以下6个事件，分别为幽灵客船杀人事件、法兰西银币杀人事件、黑死蝶杀人事件、速水玲香诱拐杀人事件、魔术的森杀人事件和露西亚人形杀人事件。
偏处地方的东城大学医学部附属医院，凭借佐伯清刚（内野圣阳 饰）出神入化般的“佐伯式”心脏二瓣膜修复手术而举国闻名，佐伯教授仪式般的黑色止血钳更为他增添了几许神话色彩。与之形成对立关系的，则是综合实力远...
