一起到海边玩的金田一和美雪以及剑持警部，认识离家出走的少年斑目扬羽，并在扬羽的邀请下前往他家参加一个稀有蝴蝶的发表酒会
扬羽的父亲斑目紫纹是一名蝴蝶研究家，在家中饲养了许多珍贵蝴蝶，并於25年前发现已绝种的夜光蝶而声名大噪，紫纹的妻子斑目绿因父亲是俄国人，所以有一只绿色眼珠，长女馆羽、长男扬羽和么女琉璃，也因而都有一只绿色眼珠
就在酒会结束後，琉璃发现一只被行钉刑的黑死蝶，惊恐万分的说在场的人都会死，而金田一等人更发现扬羽和琉璃都对父亲极度憎恶
当金田一和美雪等人正在欣赏夜间发光的夜光蝶时，突然发现夜光蝶群聚在远处，走近一看才发现竟是馆羽的屍体
琉璃看到姊姊惨死的模样，惊恐的表示下一个死的人就是自己，为了安抚琉璃，金田一决定陪在她身边，不料凶手却趁隙在金田一的咖啡里下了安眠药…
第二天，从警署赶来的空冥，了解了大致情况后打开琉璃的门发现琉璃已经不见了，只有金田一一个人
空冥【拍了拍金田一】金田一同学，醒醒
金田一一【缓缓睁开眼睛】…空冥？
空冥琉璃呢？
金田一一在床上【爬起来，看向床】不见了…
随后两人在水池边发现了琉璃的尸体……
斑目紫纹、长女馆羽和么女琉璃都惨遭杀害，斑目家的子女只剩下扬羽一人，没想到也差点被毒蜘蛛攻击
县警怀疑馆羽的大学友人六波罗舞子，为了斑目家庞大财产才会藉故接近扬羽，并陆续将斑目家的人杀害，目的就是要谋夺这笔财产，但是金田一却不以为然，认为只要能找出凶手何以甘冒被发现的危险，在蝶冢替琉璃的屍体更衣的原因，就能找到破案关键
後来金田一等人从管家竹藏的口中得知，蝴蝶的嗅觉其实相当敏锐，而且有特定喜好和厌恶的味道，斑目家正是利用这个原理，把价值不斐的夜光蝶放养在庭院里，为了找出破案线索，金田一开始研究蝴蝶，希望能从中找到一些线索……
空冥找到了
金田一一【来到空冥身后】没错…这样，所有的谜题全部解开了！
最后，金田一通过推理和找到的证据找出了凶手
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