在東京的松陰神社，少年偵探團及時救下了被男子襲擊的小早川公子小姐，為了尋找她爺爺藏起來的足以買下國家價值連城的寶藏，大伙一起前往她的老家津和野在中途的新山口車站，遇到了自稱是公子小姐的朋友川子茂先生，但柯南和灰原注意到這并非他的真名，到達之后，他們又發現了新的暗號，順著線索來到了萩市，沒想到襲擊公子小姐的人那些人將灰原、光彥和公子小姐帶走。

柯南在和大家一起吃壽司的時候將小五郎麻醉，當面戳穿了前來領獎的兩名冒牌貨，幫胡桃找到了記憶中的少年。雖然這件事情成功解決，但是十五年前的連續殺人案卻依舊找不到眉目，案件將在三天后失效，可目前追查兇手的線索卻只有有兩條。在柯南一行人去步美家玩的時候，灰原說自己在這棟公寓里遇見了一個穿著大衣吹著口哨的男人，難道十五年前的殺人兇手出現了？

沒過多久，綁匪就打來電話威脅柯南他們盡快找到寶藏，不然難保灰原他們安全。人命關天，柯南絞盡腦汁想要破解暗號，他發現萩市地圖與貓圖相吻合，而貓眼的地方就是線索的所在，于是，他們來到了円政寺，并在這里找到了日記中被撕掉的一頁，柯南將這些零散的圖片拼接成一條路線，大伙兒照此地圖找到了一個地下山洞，就在寶物將要到手之時，黑衣人綁匪出現……

柯南在和阿笠博士，步美等人一起去酒店吃自助餐的時候，將事情的來龍去脈全部告訴了灰原，沒過一會兒，高木警官趕來辦案，柯南詢問后得知這家酒店里的一家藝人事務所社長被人槍殺，在他的提醒下，警察抓到了三名有嫌疑作案的人，而其中一名竟然是FBI的搜查官卡梅隆，因為不能暴露身份，所以他接受偵訊時支支吾吾的表現更顯可疑，于是，柯南打電話給茱蒂老師讓她前來解圍。

少年偵探團、灰原與柯南等人發現小說家萬田年久的弟子原本高平在家中遇害。目暮調查了死亡推定時間內的不在場證明。萬田說他從昨晚起一直把自己關在旅館的房間內、案發時也沒出過房間。高木發現旅館和原本家確實很近。可是，島木說自己確實在旅館的候梯廳等萬田，而萬田的貓最終暴露了他犯罪的事實。而最終萬田也承認了自己的罪行。