服部收到了一封古怪的委托信，于是，他們一行人便來到了美國島，沒想到這封信的寄件人紗織卻在三天前失去了蹤影，當晚，島上熱烈的慶祝一年一度的儒艮慶典活動，傳說有位吃過人魚肉的長壽婆，任何人只要拿到她念過咒的儒艮之箭，就能實現長生不老的美夢，但就在慶典進行期間，沙織的朋友壽美竟然被人發現勒死在瀑布上，服部和柯南認為這是一起殺人事件并著手進行調查，然而在為壽美守靈的晚上又發生了一件慘案。

少年偵探隊本來是跟著阿笠博士一起出來露營，沒想到居然在森林中發現了一個鐘乳石洞穴，柯南四人立刻進洞探險，卻在這里碰到了一伙兒搬運尸體的歹徒，而柯南為了掩護大家逃跑中彈受傷，之后，便血流不止，元太背著柯南尋找出口，可身后的歹徒也循著聲音疾步追來，失去了柯南的指引，少年偵探團剩下的三人會采取什么樣的行動？

晚到的杰拉爾·天馬被劍殺死，和天馬有過爭吵的加那善成為了頭號嫌疑人?？履蟿t在勘察現場的時候發現窗臺上不自然的痕跡，而鋼琴上奇怪的東西也吸引了柯南的注意，最終柯南揭穿了像謎一樣的人物的真面目同時也解開了殺害天馬的兇手所用的犯罪手法。在鐵證面前兇手最終承認了自己的罪行并說出了殺人動機。

為找尋更多的線索，服部向胴口詢問起袴田與垂見之間的恩怨，不想他卻避而不答反而找來袴田教訓服部，之后他又遇到了當時在二館外的學生，據目擊人說所，案發時他們曾看到一個頭戴面具，身背護具袋的人進出這里，聽到這些證詞之后，服部終于知道了兇手是誰以及他所使用的手法，而此時，柯南等人也趕到了比賽會場，聽了警察對案情的描述之后，柯南急忙趕往服部所在的二館倉庫，卻發現服部早已將兇手制服。

為了采集蘑菇少年偵探隊一行人全部進了山里，忙著采菇的時候，元太竟然誤入狩獵區。無奈之下，大家只好兵分兩路分頭尋找，沒想到灰原和光彥居然發現被人獵殺的尸體，害他們自己反成了射殺的目標。另一邊，找到元太之后，大伙兒便和三名獵人一起沿著山區的小路尋找灰原和光彥的蹤影。