小五郎三人陰錯陽差的搭上了簱本家的豪華游輪，并遇到新婚夫婦夏江和小武，這時，簱本當家豪藏找孫女婿小武談話，他識破了小武是自己害死的對頭財誠勇夫的兒子。當大家都在餐廳用餐時，突然傳來管家鈴木的慘叫，豪藏遇害，大家把矛頭指向小武并將他關進倉庫，可是到了晚上，柯南又在夾板上發現了長孫女秋江丈夫的尸體，被禁足的小武也不見了蹤影。

兇手看似打破窗戶逃了出去，但柯南和服部發現兇手就在屋內，并且否定了兇手是老板的猜測，而剛才的停電也是人為的。期間，服部一直很在意柯南的種種反應，對柯南產生了懷疑。事件漸漸明晰，服部和柯南知曉了兇手是誰以及他殺死老板和綾子的手法。為了保護自己是工藤的秘密，柯南將服部麻醉說出真相，可讓他沒想到的是，就是這個舉動讓服部肯定了柯南就是工藤。

柯南和小蘭在參加天下第一夜祭時碰到了作家世井，他讓小蘭幫忙拍了幾張照片，這時，橫溝警官找到世井說他的朋友今竹被殺，大家一起趕往犯罪現場，期間，世井用自己的文稿代替今竹的交給了《文藝時代》的記者，種種跡象表明世井就是兇手，可讓人棘手的是此人有不在場證明——相機里那些照片，仔細推敲后柯南發現了其中的破綻。

清潔公司的董事藤井被樓上掉下的重物砸死，警察在尸體旁邊發現了一個沒有指紋的口風琴，柯南認為這并不是簡單的意外事件而是謀殺，警察去清潔公司社長中山的辦公室進行調查時，這里的監視器引起了柯南的興趣，在對監視器進行了簡單的操作后和攝影內容簡單回查后，兇手浮出水面。

委托人為表示感謝，招待小五郎三人溫泉旅行，他們在搭乘湯之山縣的列車上，遇到了兩名爭吵的醫生佐藤、伊達，期間伊達曾生氣離開。換乘休息的途中，警察在與湯之山線列車路線基本相同的花之街線列車上發現尸體，柯南洞察到伊達神情怪異有犯罪嫌疑，可他是怎么樣在兩趟不一樣的列車上游走殺人的？