小五郎，柯南和小蘭三人在前往泡溫泉的路上遇到了一起交通意外，其中駕駛紅色車(chē)子的速水當(dāng)場(chǎng)死亡，另一位車(chē)主車(chē)谷整司則身受重傷，據(jù)當(dāng)?shù)亟痪f(shuō)發(fā)生車(chē)禍的原因可能是因?yàn)闆_撞路線現(xiàn)象，但柯南卻并不認(rèn)為這是單純的交通事故，因?yàn)樗霸诒憷暌?jiàn)過(guò)這兩輛車(chē)子，當(dāng)時(shí)明明是開(kāi)往不同的方向?yàn)槭裁磿?huì)如此巧合的發(fā)生相撞，調(diào)查之后，事情果然如他料想一般，這是一起有預(yù)謀的殺人案。

園子的網(wǎng)球教練后藤貴雄即將參加比賽，為了給他加油打氣，園子和小蘭來(lái)到了北輕井沢，柯南去廁所的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)后藤與兩名女生糾纏不清。沒(méi)想到他在和園子進(jìn)行男女混合雙打時(shí)突然昏倒在球場(chǎng)上，警方介入調(diào)查并初步斷定后藤被人下了毒，由于鑒識(shí)人員在園子手套上檢測(cè)出毒物反應(yīng)，所以山村警官認(rèn)定園子就是兇手，為幫園子洗清冤屈，柯南又會(huì)有何行動(dòng)？

阿笠博士帶少年偵探團(tuán)來(lái)到一家位于箱根的溫泉旅館，那里正好在進(jìn)行《血殷殺手》系列最新作品的拍攝，因此，大家結(jié)識(shí)了劇作家鐵山巖治、女主角名取深汐、經(jīng)紀(jì)人丹沢純作以及男主角寺堂云平。次日，元太他們一起去湖上露天溫泉的時(shí)候，卻在女湯發(fā)現(xiàn)了鐵山巖治的尸體，從現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看兇手應(yīng)該是在發(fā)案之后趁機(jī)混入了騷動(dòng)之中，調(diào)查之后，警方將嫌疑鎖定在深汐、丹沢、寺堂三人中。

殺人案件發(fā)生之后，警方立刻調(diào)查旅館中所有人的不在場(chǎng)證明，與此同時(shí)，小五郎等人分別進(jìn)入德備、荒巖以及野平的房間，查看他們是否有能夠運(yùn)送液體的容器，期間，身為畫(huà)家的德備提議把小蘭所看的到的河童畫(huà)下來(lái)，就在大伙聚在德備房?jī)?nèi)研究河童時(shí)，柯南發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵線索，他將大談外星人理論的山村警官麻醉，說(shuō)出了事情的真相，至于小蘭看到的河童，那不過(guò)是……

為了讓扭傷腳的柯南療養(yǎng)腳傷，大伙兒一起來(lái)到城崎溫泉，然而，小蘭卻突然失蹤，柯南從光彥他們所拍的照片上看到小蘭和一個(gè)小女孩在一起，同時(shí)照片上還出現(xiàn)了一個(gè)行蹤可疑的男人。這時(shí)，柯南他們遇到了服部，他受人委托前來(lái)找一個(gè)叫陽(yáng)菜的女孩，而她正是和小蘭在一起的那個(gè)孩子。據(jù)陽(yáng)菜的父親周平所說(shuō)，在陽(yáng)菜失蹤的同時(shí)他美術(shù)館里的展品彩虹之子也不翼而飛。就在大家四處進(jìn)行尋找時(shí)，陽(yáng)菜和小蘭遇到了危險(xiǎn)。