毛利一家大早上就來到了白羅咖啡廳，安室特制的蛋糕是店里的招牌，但打開冰箱后卻發現蛋糕融化了。少年偵探團聽到柯南在白羅咖啡廳便全跟了過來，得知蛋糕融化后他們都很失望，為了讓伙伴們吃到安室的蛋糕柯南準備著手調查此事，經過了幾天的監控他們并沒有找到原因，這起蛋糕融化事件的真相到底是什么？

根據友寄夫人的回憶，寫有打開機關盒方法的紙條被丈夫藏在了某本書中，眾人紛紛開始查閱圖書館中的藏書。柯南在回憶友寄夫人所言之后，頓悟了紙條被藏匿的方法，并推理出紙條所在的書籍。正當眾人齊心協力想要從書中找出紙條時，圖書館突然停電陷入一片黑暗，柯南等人趕緊前往放置機關盒的展廳，卻發現基德早已留下卡片逃之夭夭。

通過與世良的接觸，柯南回憶起與世良初次相遇的情形。十年前，秀一從美國回到日本，與家人一起在海灘游玩，恰好偶遇了年幼的新一和小蘭。沉迷偵探游戲的新一引起了秀一的興趣，正當二人交談甚歡時，突然有一輛車從沿海公路上沖破護欄墜入深海。秀一馬上潛入海中實施救援，卻發現駕駛員已當場死亡。根據秀一的推斷，案發前車上應該還有死者的同伴，而死者的身份也是疑點重重……

鈴木集團舉辦的熱氣球大賽引來了很多參賽選手，冠軍獎金高達1000萬日元，蟬聯兩屆冠軍的水口先生今年帶著太太一起參加了比賽，賽前他和奧田先生發生了爭執。比賽中，奧田先生撞上了水口先生的熱氣球，在墜落過程中水口太太墜落身亡，發生的這一切看似只是一場事故，但柯南卻從熱氣球的殘骸中看出了端倪。

柯南確信被警察盯上的千野并不是真正的犯人，而尸體的第一發現者福田先生和催促番藤與天城協商的江崎小姐都有殺人的機會，但在調查中柯南并沒有得到這方面的線索。案件的條理逐漸明確，犯人殺死天城和番藤的目的是為了陷害千野，想起千野偶爾擔任推理小說新人獎的審查后另一條線索出現了。