毛利小五郎帶小蘭和柯南到傳說有天狗出沒的山里玩，路遇鄉土學者下村昌三。天色已晚，小五郎他們只好在民宿住上一晚。第二天，在小蘭的提議下，大家去附近的洞窟景點參觀，卻意外撞到鎮長帶著天狗的面具，在洞窟懸崖上的祠堂上吊自殺。鎮長為何要扮成天狗？他自殺的動機又是什么？

7年前杯戶街上發生了一起搶劫殺人案，案件當時只有一個目擊證人，那就是5歲的小女孩友里未央奈。7年后小五郎帶著蘭和柯南一起來到鳩笛莊度假，友里未央奈正是鳩笛莊女主人的女兒。來度假的客人井出正也無意間談起了7年前很熱門的特攝劇彗星假面超人比恩，這讓友里未央奈陷入了恐慌之中，因為當年那起搶劫殺人案的犯人戴的就是假面超人比恩的面具。

小五郎讓柯南和小蘭陪他一起去位于大分的別府溫泉旅行，說到別府溫泉最有名的莫過于地獄巡游之旅，就在小蘭和柯南興致勃勃討論的時候小五郎卻在一旁默不作聲。在柯南和小蘭的逼問下小五郎才說出了實情，這次的旅行目的是尋找仲代電氣社長的女兒麻奈美，柯南根據照片找到了麻奈美所住的旅館，但這僅僅只是開始。

正在公園里踢足球的少年偵探團突然聽到一聲慘叫，房間里沖出來一個人慌張的讓他們報警，此人正是受害人小久保女士的侄子。所有可能殺害小久保女士的人都有著不在場證明，就在眾人一籌莫展時，小久保女士生前飼養的八哥引起了柯南的注意，這只一直口出惡言的八哥為解開案件提供了關鍵的線索。

夜晚園子心血來潮帶著小蘭和柯南來公園里觀賞銀河，不料卻在花壇里發現了一起行兇案。園子透過望遠鏡看到了一雙女子的手，她手上的戒指正在被兇手摘下，園子過于震驚沒有看到兇手的長相。之后園子大概確定了行兇案的方向，帶著小蘭和柯南組成女高中生偵探團去破解這樁行兇案。