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？

因洋子推薦慈善高爾夫大會，小五郎抓緊練習，而在高爾夫球場還有其他一行人打球，分別是某開發部的經理橘、課長安井、主任大久保和社員南，橘和安井的技術非常好，安井將球打完后，休息了一會兒便離開了，這時，球場突然發生爆炸，橘死亡，除離開的安井外，其他兩人均受傷，小五郎順利的推理出兇手就是安井，但柯南確認為真兇另有其人……

小五郎骨折住院，某天夜晚他看到對面的房間有殺人的黑影，匆忙趕去后，卻發現屋里什么都沒有，接下來的幾天，發生了同樣的事情，主治醫師白井說可能是因為疲勞而產生的幻覺，但柯南卻認為事件沒那么簡單，他陪夜的當晚也看到了殺人場景，兩人一起跑出去，當他趕到小五郎身邊時，卻發現小五郎已昏倒，旁邊還躺著已經死去的江藤醫生，小五郎就這樣糊里糊涂的成了「殺人兇手」……

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。

茶木警官讓所有賓客互相做暗號，防止基德混入其中，這時，船內突然暗了下來，光束中基德出現，鈴木夫人毫不猶豫開槍射向他，一片混亂中，鈴木夫人解釋這是她請來的真田魔術師，小蘭在紙牌魔術中抽到了基德的留言，而這時一顆顆散落的珍珠在地上爆炸，賓客們躁動不安，戴在鈴木夫人身上的「黑暗星辰」也被偷走，柯南拉著小蘭來到機房說他已知道誰是基德……