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。
和田雅成,高桥大翔,游屋慎太郎,堀海登,寺中敬輔,中林登生,工藤俊作,小泽真珠
山崎贤人,土屋太凤,贺来贤人,矶村勇斗,三吉彩花,每熊克哉,大仓孝二,须藤理彩,池内博之,玉城蒂娜,醍醐虎汰朗,玄理,吉柳咲良,三河悠冴,岩永丞威,池田朱那
林允儿,李彩玟,姜汉娜,崔奎华
全智贤,姜栋元,约翰·赵,金海淑,朴解浚,李美淑,刘宰明,吴正世,李尚熙,朱钟赫,元志安,艾丽西娅·汉娜,雅各布·贝特兰德,克里斯托弗·戈勒姆,布鲁克·史密斯,罗密·罗斯蒙特,迈克尔·加斯顿,斯宾塞·加雷特,汤姆·伦克,乔尔·德·拉·冯特
金高银,朴智贤,金健宇
武田航平,木村达成,水石亚飞梦,斋藤彩良,鲇川桃果,吉井怜
