服部把和葉的護身符錯交給了國末照明，為了要回裝有服部照片的護身符，二人到東京。他們找到國末的朋友并隨他來到一家運動咖啡館，不想國末卻在廁所里被人毆打昏迷不醒。于是，柯南、服部和高木警官一起展開調查，他們把嫌疑人的范圍縮小到三個人，并推斷國末白天觀看的比賽和這起事件有密切關系，可是他看的到底是什么比賽？這三個嫌疑人的證詞中又隱藏著什么線索？

柯南、小五郎陪園子和小蘭逛街的時候，在公園的廁所里發現了一具被不明人士勒斃的女尸，身穿流行哥特蘿莉裝的被害者名叫久瀨，柯南他們之前曾在新宿的咖啡廳與她有過一面之緣，她當時只在座位上坐了一下什么也沒點就去了店外的廁所，之后與她約見的朋友莊堂來到店里，但久瀨卻再也沒有出現。雖然柯南他們懷疑莊堂就是兇手，但她卻有完美的不在場證明。

為了讓扭傷腳的柯南療養腳傷，大伙兒一起來到城崎溫泉，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小女孩在一起，同時照片上還出現了一個行蹤可疑的男人。這時，柯南他們遇到了服部，他受人委托前來找一個叫陽菜的女孩，而她正是和小蘭在一起的那個孩子。據陽菜的父親周平所說，在陽菜失蹤的同時他美術館里的展品彩虹之子也不翼而飛。就在大家四處進行尋找時，陽菜和小蘭遇到了危險。

就在光彥撥通報警電話之時，檢查的工人以小哀作為威脅，沒有辦法下光彥掛斷了求救電話。犯人們商議著要放棄贖金處理掉一切，少年偵探團的各位陷入了危機，就在這時步美注意到柯南發出的信號，按照指示給依次給步美，柯南，元太和阿笠博士的手機打電話來分散犯人的注意力，但因為聲音太大反而引發了犯人的注意。而此時犯人也發現了孩子們的計謀開始尋找光彥他們，柯南利用麻醉槍也終于制符了犯人們。

雖然警方再次對這三名嫌疑人進行詢問，但因為每個人都坐在看不到我妻點餐內容的位置，所以根本無法預知死者會拿哪一盤壽司，案件再遇瓶頸，這時柯南在我妻的回轉臺上看到了塑膠包裝的一角，加之博士向灰原借手帕這一細節，他突然明白了兇手的作案手法，那么兇手一定是他！于是，柯南以阿笠博士為掩護當場指認兇手……