為了讓扭傷腳的柯南療養(yǎng)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(xiàn)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(jù)陽菜的父親周平所說，在陽菜失蹤的同時他美術(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，陽菜和小蘭遇到了危險。

這天園子和小蘭帶著少年偵探團(tuán)的孩子們來到孤島上，問此事正好碰到電視劇的拍攝。而導(dǎo)演和主演則是之前的話題演員宮坂裕彌，而攝影助理沖田則被迫作為替身完成危險的跳崖的鏡頭。這時因為下雨拍攝被迫中斷，劇組人員回到了酒店。就在眾人在酒店休息時發(fā)現(xiàn)宮坂被刺身亡！而犯人就在野營地的幾人之中！

這天作為地區(qū)體驗采訪的嘉賓，小蘭和柯南來到了岡山。在參觀美術(shù)館的時候遇到失去記憶的奇怪女人，而在經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)身上還有扭打的痕跡。而趕來小五郎接受了調(diào)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(fā)現(xiàn)她們被跟蹤了。在來到野崎家的大宅之時出現(xiàn)了認(rèn)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！

天來到公園驚醒樂隊指揮訓(xùn)練的步美總是會遇到一個奇怪的人，這天在少年偵探團(tuán)的各位陪同下步美又一次遇到這個醉酒的跟蹤狂。第二天當(dāng)她們再次來到這里時卻發(fā)現(xiàn)這個叫做與田的男人的尸體！看似是醉酒事故，但在詢問了死者的同事之后得知死者恐高的事實。最終在調(diào)查現(xiàn)場后柯南確定了此次是殺人事件并找出了兇手的真實身份。

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現(xiàn)！在繼續(xù)調(diào)查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發(fā)發(fā)現(xiàn)了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發(fā)現(xiàn)了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協(xié)助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。