園子的網球教練后藤貴雄即將參加比賽，為了給他加油打氣，園子和小蘭來到了北輕井沢，柯南去廁所的時候，發現后藤與兩名女生糾纏不清。沒想到他在和園子進行男女混合雙打時突然昏倒在球場上，警方介入調查并初步斷定后藤被人下了毒，由于鑒識人員在園子手套上檢測出毒物反應，所以山村警官認定園子就是兇手，為幫園子洗清冤屈，柯南又會有何行動？

殺人案件發生之后，警方立刻調查旅館中所有人的不在場證明，與此同時，小五郎等人分別進入德備、荒巖以及野平的房間，查看他們是否有能夠運送液體的容器，期間，身為畫家的德備提議把小蘭所看的到的河童畫下來，就在大伙聚在德備房內研究河童時，柯南發現了關鍵線索，他將大談外星人理論的山村警官麻醉，說出了事情的真相，至于小蘭看到的河童，那不過是……

阿笠博士帶著少年偵探團一起去參觀西田在家里建造的水族館時，遇到了旅行回來的西田的學生井村，他們用備用鑰匙進了房子，沒想到光彥和元太竟然在廁所的浴缸里發現了西田的尸體，柯南注意到了死者脖子上的針孔、手指上的粘著劑、關閉的浴室電燈，并且還在步美的提醒下看到了水族箱里死去的蝦，這種種跡象表明西田是被人蓄意謀殺的，可是警察確認為這是意外事件，就在他們準備結案時，柯南說出了真相！

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。

阿笠博士的金龜車在半路拋錨，導致他和灰原只能在路邊等便車，碰巧這時來了一輛前往東京的車子，車主是一對古怪的情侶，并且灰原還在車內發現了彈孔和血跡，更恐怖的是她聽到這對情侶說要找到柯南把他弄個半死之類的話，驚恐的灰原趁機打電話向柯南求救，沒想到一直按照柯南指示的她竟然被這對情侶抓個正著，這兩個人是黑暗組織成員嗎？柯南又是出于什么原因讓灰原和博士乖乖被抓？