白鳥警官記憶中的少女小林老師在煙火大會的夜晚目擊了一場謀殺案件，作為證人的她向白鳥警官提供了三條線索即兇手和死者爭執的聲音、疑似搬家公司的貨車以及兇手的背影，在警局接受偵訊的期間，小林老師無意中得知白鳥警官曾追求過和自己很像的佐藤警官，這個消息沉重打擊了小林老師，難道自己只是佐藤警官的替身？抱有這樣想法的她該如何面對白鳥警官。

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。

柯南、小蘭和小五郎在咖啡廳結識了一名叫高畑響子的女士，她從警察那里得知的妹夫福島意外死亡后就匆忙趕回家中，現場除了尸體還有散彈槍和墜落的吊燈，警察準備以意外事件結案，但身為死者同學的千葉警官卻認為事情沒有那么簡單，他和同樣持有懷疑態度的柯南暗自展開了調查，不出所料這果然是一起有預謀的殺人事件！

園子的次郎吉叔祖父要舉辦龍馬展，而怪盜基德則發出了預告狀。但奇怪的是這次基德發出的是歸還物品的預告狀！而從叔祖父那里園子他們了解到這次次郎吉只是借出了博物館場地，而展覽的主辦發則是樽見。為了對抗基德，幾次郎在展覽場地安排了特別“基德歸還處”就在眾人在處處提防怪盜基德的時候柯南發覺了基德指定的日期是雨天。但基德的用意究竟何在？

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？