前往海邊釣魚的柯南等人，在和代替阿笠博士來迎接他們的沖矢昴一起回去的路上，順道去了有著神奇傳說的一角巖參觀，在這里大伙兒看到巖石上面刻著“青魚、鯉魚、鯛魚和比目魚”四種魚名并且還發現了一名身穿潛水服的女性遺體，雖然狀似意外脫水而亡但這卻瞞不過柯南的眼睛，根據口紅和調節器他推斷出這是一起殺人事件。

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……

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。

案件終于有了眉目，就在柯南和大和針對謎題展開討論時，高明從昏迷中蘇醒，三人一起計劃了一出空城計。他們故意對三個嫌疑人放出關鍵信息，引誘他前去直木司郎家找重要的證據，果然不所料兇手暗中潛伏在直木司郎家附近，為了讓狡猾的他放松警惕，柯南聯合小蘭、大和等人上演了一場能證明周遭沒有警察的犯罪戲碼，引誘兇手自投羅網。

小蘭和小五郎按照指示來到了車站，就在這時阿波羅發現了在車站里奇怪的男人并得到了接下來的線索U字。之后小蘭一行來到了接下來的提示的瓷器店而這時阿波羅和母親一起離開剩下小五郎和小蘭繼續尋找線索。第二天在警方的要求下小蘭眾人繼續破解沒有完全解開的暗號，而就在眾人解開暗號來到會場之后，柯南發現賽場上的米奈芭有些不對勁！