這天作為地區體驗采訪的嘉賓，小蘭和柯南來到了岡山。在參觀美術館的時候遇到失去記憶的奇怪女人，而在經過檢查后發現身上還有扭打的痕跡。而趕來小五郎接受了調查她過去的委托。通過她畫的畫小蘭她們開始尋找她的記憶，而就在這時柯南發現她們被跟蹤了。在來到野崎家的大宅之時出現了認識她的人而她的名字是吉瀨萬由美，找回名字的萬由美卻突然逃走了！

小五郎受到一個名叫立李三可的委托，帶著柯南和小蘭一起來到群馬縣調查真相，途中他們遇見了德備六朗和荒巖，并從他們口中得知了11年前有一個名叫辰彥的孩子在旅館附近的河中溺斃而亡的事件，這與信中所提及的殺人案有何聯系？辰彥父親同時也是約見地點光羅旅館的老板沼山伴藏也讓人覺得很怪異，次日清晨，滿身都是刺鼻氣味液體的伴藏死在了旅館的頂樓房間，難道是小蘭昨晚在河邊看到的河童下的毒手嗎？

受小林老師之托的少年偵探團在視聽教室找防范犯罪錄音帶，這時，千葉警官突然出現，雖然他嘴上說是為了懷念母校，但實際目的卻是為了找13年前一個女孩子留給他的情書回復，詢問過詳細情況后，大家幫他一起在眾多錄影帶中找女孩留下的信息，最終，柯南找到了女孩的回復，得知對方也喜歡自己的千葉，準備在今晚的同學會向這名女生表白，曾經錯過這段感情的千葉警官能找到自己的幸福嗎？

柯南并沒有從步美找到的照片中發現重要的線索，便將破案的關鍵再次鎖定日記，仔細反復查看之后，柯南發現了其中的端倪，于是，他再次來到琴房確認自己的發現，沒想到步美等人放在門口的背包不翼而飛，而且大家還注意到了鋼琴旁邊凳子的變化，一切如柯南所料，他讓步美、元太和光彥等人高唱歡快的歌曲，果然將躲在黑暗中悄悄觀察他們的人揪了出來。

案件終于有了眉目，就在柯南和大和針對謎題展開討論時，高明從昏迷中蘇醒，三人一起計劃了一出空城計。他們故意對三個嫌疑人放出關鍵信息，引誘他前去直木司郎家找重要的證據，果然不所料兇手暗中潛伏在直木司郎家附近，為了讓狡猾的他放松警惕，柯南聯合小蘭、大和等人上演了一場能證明周遭沒有警察的犯罪戲碼，引誘兇手自投羅網。