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。

綾乃在休息日應邀來到了美冬家，誰知在門口時卻聽到了屋內的爭吵聲以及美冬的慘叫，終于打開門的綾乃只看到了美冬的尸體和房內凌亂的腳印。匆忙逃命的綾乃在路口撞上了柯南和毛利并帶他們來到了案發地，而當柯南他們順著屋內遺留的線索找到“兇手”田端時卻發現對方竟然已經死亡。

柯南和平次傳來歷史學家的死訊，眾人陷入恐慌，并認為是怪物鵺在作怪。平次吩咐大家各自回房不要出門，考古學家主動要求與小蘭交換房間。眾人回房后，柯南與平次在院子里和村長詢問細節，院子卻突然再次著火，與此同時樓上的考古學家似被不明物體擊中，慘叫一聲后倒在房內，待柯南等人趕到時已經喪命。經過一番調查和推理，柯南和平次似乎有些眉目，而那只被大家遺忘在家中的狗突然引起了二人的注意。

柯南等人在壽司店用餐時，突然有一位女士沖進來聲稱店里有人偷了自己的手包，手包內有一張中了大獎的萬馬彩。據這位女士所說，犯人的袖口上會留有自己手指上的血跡，然而經過檢查，在座的客人們并沒有人袖口上沾到血跡。此時，毛利小五郎想到自己之前撿到一張中了大獎的萬馬彩，并且中獎金額和這名女士丟失的相同，心中感到十分不安。

若狹老師不慎將話劇演出要用的屏風弄臟，柯南一行跟著若狹老師回到公寓幫忙重畫，完工后隔壁房間傳來了噪音，元太和柯南前去抗議時遇到了新的案件。死者是一名模特，而她的男友是有名的高爾夫運動員，若狹老師在早上聽到了兩人的爭吵，而柯南已經確定了誰是兇手，現在只差找到關鍵的證據。