少年侦探团成员玉村银一发现电影里出现与自己一模一样的身影，随后更遭遇神秘人冒充自己行窃、闯入家中。与此同时，自称“超人尼科拉博士”的怪人现身，声称能制造真人替身。玉村银一与姐姐光子先后被替身掉包，沦为阶下囚，而尼科拉博士的目标直指玉村家的珠宝。小林团长介入调查，却陷入黄金老虎、飞天超人等诡异陷阱，还发现博士竟在秘密基地批量制造替身，不仅有玉村家人的人偶，甚至有明智小五郎的复制品，这场替身阴谋背后，还藏着足以颠覆一切的恐怖计划……