為了完成寫生作業的少年偵探團來到了米花市的郊外，在那里他們看到了草叢上的UFO，而這與一起殺人事件有著關聯。正當柯南等人詢問高木警官時UFO的主人小沼博士出現了，在調查研究所時發現了死者和自己要好的大哥萬年先生都為大藏工作，小沼先生正好買了大藏的字畫，而身藏巨款的大藏臨死之前告訴死者和萬年的訊息便是UFO。

揭開暑假序幕的星期天，阿笠博士陪著少年偵探團看完電影后往家趕，在電車上他們看到遠方的樓頂上發生了命案，但到達現場后目擊墜落的時間卻是他們看到案情發生后的10分鐘。五層的建筑不可能墜落這么長時間，為了找出案情的真相柯南立即對案發的大樓展開了調查。

柯南一行人在阿笠博士的陪同下一起去山上露營，在柯南和博士前去買東西時碰巧遇到了世良真純。另一方面，在山上撿拾柴火的灰原等人碰到了正在掩埋尸體的可疑人物，無法與柯南聯系的他們只能逃到了山中的小木屋內，但讓他們沒想到的是這里便是兇案的事發現場，在柯南等人開始調查三個有嫌疑的人時小木屋卻燒起來了。

被初音小姐雇傭的偵探安室透在調查伴場先生時發現了一件事，初音小姐和伴場先生都是從同一間飯店獲救的嬰兒，兩人都是在身份不明的情況下在同一所教會中撫養長大，聽到這些之后的初音非常在意。所有的證據都指向了伴場先生，在車底找到初音小姐掉落指甲的柯南似乎看出了事情的真相，這背后或許有著令人悲傷的事實。

柯南以工藤新一的身份聯系沢栗熏，并讓他拍照傳送這三位嫌疑犯的簽名書，期間，新一得知了沢栗熏的外號鶯鳥并推敲出了沢栗未紅取綽號的規則，根據死者生前在SNS留下的信息，新一知道了兇手是誰，但他卻無法冒著犧牲兩條人命的風險揭露真相，所幸警方的狙擊手已經就緒，然而，小蘭卻做出了讓人吃驚的舉動……