受小林老師之托的少年偵探團在視聽教室找防范犯罪錄音帶，這時，千葉警官突然出現，雖然他嘴上說是為了懷念母校，但實際目的卻是為了找13年前一個女孩子留給他的情書回復，詢問過詳細情況后，大家幫他一起在眾多錄影帶中找女孩留下的信息，最終，柯南找到了女孩的回復，得知對方也喜歡自己的千葉，準備在今晚的同學會向這名女生表白，曾經錯過這段感情的千葉警官能找到自己的幸福嗎？

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。

從昏迷中醒來的陽菜趁父母爭吵之際悄悄溜出醫院，按照歹徒的指示去拿彩虹之子，而這一切都在柯南的預計范圍內，他讓服部暗中進行追蹤，期間，小蘭用她撿到的步美的徽章聯系上了少年偵探團并暗示她所在的地點，雖然歹徒發現了服部等人，但柯南還是找到了陽菜和歹徒要去的地方，見勢不妙想要逃跑的歹徒被得到救援的小蘭一招制服，然而，幕后的指使者卻另有其人。

小五郎帶柯南和小蘭去菜園屋頂的時候，發現了其中一塊菜田主人中村的尸體，表面上看像是因為腳底打滑磕到了后腦勺的意外死亡，但柯南察覺到了其中的蹊蹺，警察找來屋頂菜園的其他三名種植者進行偵訊，每個人都沒有不在場的證明，并且其中一人的供詞卻引起了柯南的注意，當大伙兒再次來到菜園進行現場調查時，柯南發現了一塊奇怪的磚頭，而這無疑是找出兇手的關鍵線索。

對時鐘狂熱的保科琉璍子在自己的身日宴會上被刺身亡。在調查來賓是古垣透露出犯人肯能是個胖子的證詞，而在調查了所有客人后并沒有發現符合猜想的嫌疑人。在聽到大時鐘的零點報時后柯南發現了犯人利用報時的大時鐘的殺人手法和兇手的身份。兇手最終承認了因為為好友報仇而殺人的事實。