出场人物：
- 金剛寺煌：东云大学理学部四年
- 来栖志希：东云大学药学部一年
- 雲雀耕助：东云大学工学部二年
- 瀬々良木白兎：东云大学药学部二年
- 聖川光琳：世界最强的魔法使
- 聖川アルト：“聖川一门”长女魔法使，人形师
- 聖川火乃：“聖川一门”次女魔法使，狱炎使
- 聖川悠里：“聖川一门”三女魔法使，时空旅行者
- 聖川うらみ：“聖川一门”四女魔法使，神灵使
- 聖川麻鈴：“聖川一门”五女一般人，委托人
- 野木義文：儿童养护设施“圣心”园经营者
- 安東猛：野木的秘书
深夜的公园里，瀬々良木白兎目睹两名女性在砂场对峙。红发魔法使手中漂浮着火焰球，要求对方交出魔法书 Grimoire，另一名小个子魔法使十分紧张。小个子魔法使突然抓住瀬々良木的手腕，迅速逃离公园。小个子魔法使名为聖川麻鈴，自称是“世界最强魔法使”聖川光琳的关门弟子，但无法使用魔法。在十年前发生的“白胡子杀人事件”中，麻鈴亲眼目睹师父被装进酒桶，只从顶部露出头，突然被飞来的几把剑刺穿，头滚落在地。案件发生在光琳的作坊，那里设有特殊的结界，外人无法进入，所以凶手只能是她的五位师姐之一。“狱炎使”火乃自称用魔法杀死光琳，如果麻鈴不能推翻其供词，就得交出手里的 Grimoire。瀬々良木建议麻鈴求助名侦探金剛寺煌，但不巧煌已前往夏威夷度假。来栖志希阅读麻鈴用来记录魔法世界体验的手帐 Grimoire。
麻鈴六岁时父母在车祸中去世，被白胡子老头聖川光琳带到魔法世界，收为弟子。麻鈴与其他四位师姐共同生活，她们分别是アルト、火乃、悠里、うらみ，各自擅长不同的魔法。麻鈴在魔法世界中逐渐适应，学习了魔法知识，并得到了アルト为她制作的魔法衣装，见识到了猫族、狼男、吸血鬼等魔法生物，大家和谐共处。光琳的作坊内部分为储物间和工作室，工作室内有一个五十厘米高的坛，坛对面的墙上有一面大镜子。光琳正在研究一种能让世界和平的魔法，野木和安東经常来访，麻鈴对野木的到来感到恐惧。
圣诞节来临，大家准备了一场盛大的派对，但光琳迟迟未归。麻鈴担心光琳出事，偷偷前往作坊等待，在台子上看到一个大的木制酒桶。麻鈴打盹醒来，看到师父在和某人说话。突然，师父钻进木桶，只露出头部，几把剑从两侧飞来，刺入桶中，师父发出惨叫，接着师父的头颅掉落在麻鈴面前，麻鈴惊吓失去意识。警察和消防员接到匿名电话，赶到现场，很快扑灭火灾，在屋内发现五名意识不明的少女。酒桶里的遗体证实为光琳，被酒桶外的八把剑刺穿，头部被人拿走。剑上未检测出指纹，仅在酒桶表面发现了光琳和麻鈴的指纹。正门未上锁，但作坊外有积雪，表明火灾发生前无人进出，后门门锁损坏。死亡时间推测为 12 月 24 日下午 6 点左右。野木和安東失联。麻鈴在医院醒来，坚称师父被魔法杀害。
聖川麻鈴和瀬々良木白兎、来栖志希在公园与火乃见面。来栖指出火乃所谓的“魔法”其实是魔术：“火球”是浸有酒精的棉球，而手指上的火焰则是硝化棉。火乃转而声称自己是“电气使”，利用电磁力操控铁剑刺入木桶，杀死光琳。火乃声称可以通过电磁力控制人的思维和行动，甚至从大脑中提取记忆，切断光琳的头就是为了获取记忆。她承认仅凭自己的技术无法完全解读记忆，因此需要 Grimore 来获取“极意”。来栖揭穿火乃的谎言，火乃承认自己只是“极炎使”，没有杀死师父。
光琳的哥哥野木義文本名聖川秀樹，是一名投资家，同时也从事高利贷业务，因金钱纠纷频繁，使用假名生活。他与光琳共同经营儿童福利院，但性格暴躁，常对员工和孩子发火，被称为“杀手”。光琳被杀后，野木因有不在场证明未被定罪，但其秘书安東猛没有不在场证明，且在案发后失踪，成为主要嫌疑人。安東在案发当天曾前往光琳家，留下含有安眠药的糕点，导致少女们昏睡，随后纵火逃离。警方怀疑安東受野木指使杀害光琳。
麻鈴、瀬々良木、来栖来到アルト的人形店。アルト认为安東不会魔法，并非凶手，还说光琳为魔术师制作道具，其中蕴含着真正的魔法。アルト和うらみ承认合谋杀害了光琳。アルト在光琳与うらみ谈话时，从背后用刀刺杀了她。为了制造不在场证明，她们在当晚使用光琳人形和うらみ的神灵魔法，在作坊内重现了光琳氏被剑刺穿的场景，欺骗了麻鈴，切断人形头部是为了确保目击者不会怀疑木桶内的尸体是人形。真正的谋杀案发生在 24 日上午，尸体暂时藏在第二个木桶里，事后找机会替换。她们计划将罪名嫁祸给野木，但安東意外地目击了这一场景。
悠里来到东云大学名侦探俱乐部，坦白自己用物理机关杀害了光琳，并否认了魔法的存在。うらみ指出悠里在案发当晚与自己在一起，不可能作案。悠里的双胞胎妹妹悠希现身，声称自己替悠里制造了不在场证明。悠里和光琳从作坊的后门进入，门锁原本正常，但悠里在离开后向锁孔注入双氧水，使其迅速生锈，制造出无法打开的假象。
委托人自称是魔法师，请侦探帮忙调查多年前师父遇害经过，当时师父钻进一个木桶，在委托人面前被飞剑割断头颅。委托人的四个同门师姐均自认凶手，目的是为了抢夺委托人手中的魔法书。侦探不仅要逐一推翻各人证词，还要找出过去事件的真相。和系列前作一样，看点主要是多重解答。