毛利小五郎帶柯南和小蘭來高級餐廳用餐，進門后三人發現桌上擺滿了食物卻沒有客人，并在廚房發現了倒在地上的廚師口石先生。清醒后的口石先生告訴三人，原本有五名客人在餐廳里用餐，不料自己在做飯時遭到了歹徒的襲擊，客人們也不知去向。毛利小五郎馬上通知了目暮警官，并查清了每個客人的身份，然而卻難以判斷消失的客人們去了何處。正在這時，擺放在餐桌上的甜點和雜物引起了柯南的注意。

為了和靈魂偵探堀田凱人進行對談，柯南跟著毛利小五郎來到了酒店，但到時發現堀田已被殺害，其隔壁房間的客人竟然是世良。柯南和世良在案發現場進行了一番調查，罪犯的手法與關鍵性的證據全被找了出來，就在柯南準備和往常一樣進行推理時卻發現自己的變聲器不見了，而這時竟有人很自然的用他遺失的變聲器開始模仿小五郎的聲音進行推理。

通過與世良的接觸，柯南回憶起與世良初次相遇的情形。十年前，秀一從美國回到日本，與家人一起在海灘游玩，恰好偶遇了年幼的新一和小蘭。沉迷偵探游戲的新一引起了秀一的興趣，正當二人交談甚歡時，突然有一輛車從沿海公路上沖破護欄墜入深海。秀一馬上潛入海中實施救援，卻發現駕駛員已當場死亡。根據秀一的推斷，案發前車上應該還有死者的同伴，而死者的身份也是疑點重重……

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。

喜歡刁難人的管理員并沒有告訴由美等人過多的線索，柯南結合能夠得到的信息一步步推敲終于有了結果，輸入密碼后筆記本電腦只是切換到了前置鏡頭，而那封裝有結婚登記表的信封早已被管理員塞回了由美的上衣口袋里。就在眾人打算去比賽會場時秀吉打來了電話，他告訴由美可以丟掉信封，因為心事重重的他已經輸掉了比賽。