小五郎和他的大學同學在弁慶溫泉旅館舉辦柔道社同學會，參見的人都是小五郎的死黨，大家一時興起決定在煙火大會開始前打桌球消磨時間，只有由美一人回房休息，煙火大會開始前朋友們考慮到由美的脾氣，便沒去打攪她休息，結束后，大家一起去由美的房間，發現的卻是由美舉槍自盡的尸體，經過檢查發現由美死于下午三點左右，也就是大家一起打桌球的時候。

就在小五郎因跟蹤一個男人三天而大賺一筆高興時，電視上播報出一個名叫根岸的人在紅鬼村火祭被燒焦的消息，誰想此人正是小五郎跟蹤了三天的人，而嫌疑最大的就是繼承了根岸五億財產的阿部豐，可根岸被殺的時候，阿部豐在外旅行，因此他有充分的不在場證明，可這些沒能瞞過柯南的眼睛，他還是解開了阿部豐的「不在場證明」。

小五郎的師傅塩田，在劇院找到了處理威脅事件的小五郎，而此時，他們正趕上女主角祥子和男主角宇田彩排一出殉情的戲碼，可祥子卻在演戲中被真正的毒殺，當所有的嫌疑都指向和水杯有關系的館岡和中山時，塩田卻搖頭否認，期間小五郎意外受傷而離開。思考陷入瓶頸的柯南，從塩田突然談起的芥川龍之介的《蜘蛛絲》得到啟示，找出了兇手。

某天一個自稱是新一女朋友的量子前往毛利偵探事務所，此舉引起了小蘭極大的反感。其實量子被拜托看護著名足球運動員赤木英雄的弟弟赤木守，而小守竟遭綁架！迫于綁匪的壓力量子不敢驚動警察才出此下策。在小蘭拜訪量子的時候柯南發覺了量子的難言之隱以新一的身份打來了詢問電話。在柯南的推理幫助下終于找到被綁架的小守而英雄也在得知弟弟被找到后完美的贏得了比賽。

委托人為表示感謝，招待小五郎三人溫泉旅行，他們在搭乘湯之山縣的列車上，遇到了兩名爭吵的醫生佐藤、伊達，期間伊達曾生氣離開。換乘休息的途中，警察在與湯之山線列車路線基本相同的花之街線列車上發現尸體，柯南洞察到伊達神情怪異有犯罪嫌疑，可他是怎么樣在兩趟不一樣的列車上游走殺人的？