小五郎受J聯賽之邀擔任東京SPIRITS隊和大阪鋼巴隊的比賽開球儀式嘉賓，柯南與小哀他們也跟著小五郎來參觀后臺。步美是東京SPIRITS隊11號赤木英雄球員的粉絲，這次是英雄受傷后的首次出賽，步美本想送自制飲料給英雄，但因規定只能將賽場提供的運動飲料遞給了英雄。小五郎見狀也要了一瓶飲料解渴，但卻沒想到因此引發了不良反應。

柯南所在的班里來了一位新老師名叫若狹留美，若狹老師想在體育課前用石灰畫線，卻發現石灰已經用完了。柯南告訴若狹老師舊倉庫里可能有石灰，元太和光彥開玩笑說舊倉庫有幽靈出沒，若狹老師感到很害怕，便拜托少年偵探團一同前往舊倉庫。在尋找石灰的過程中，柯南發現一扇通往地下的門，眾人合力打開門后，卻驚人地發現了一具骸骨……

若狹老師不慎將話劇演出要用的屏風弄臟，柯南一行跟著若狹老師回到公寓幫忙重畫，完工后隔壁房間傳來了噪音，元太和柯南前去抗議時遇到了新的案件。死者是一名模特，而她的男友是有名的高爾夫運動員，若狹老師在早上聽到了兩人的爭吵，而柯南已經確定了誰是兇手，現在只差找到關鍵的證據。

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。

警察開始調查帳篷燃燒的原因，籃球社的成員都有不在場證明。柯南從段野的證詞那里發現了奇怪之處，黑田管理官也發覺了異樣，這不是一起意外自殺，而是故意殺人事件。柯南從大家做的橡子挑擔偶人得到了啟發，懷疑是有人做了一個自動起火裝置故意暗殺了漆原史昭。