為調查真相柯南、服部等人趕往犬伏家，大家從養女幸姬的口中聽說了犬伏家的祖先曾燒死狗的事情后，便一起前往祭奠這只狗的墓碑，沒想到竟然親眼目睹了養女佐紀從懸崖墜落的場景，柯南和服部立刻趕往現場并發現那里留下了一點一點持續燃燒的火腳印，難道說炎之魔犬真的存在？之后，在院子里照顧犬伏家柴犬的和葉和小蘭竟然也遭到魔犬的攻擊……

阿笠博士和少年偵探團在河灘看螢火蟲的時候，垂水打電話給運來螢火蟲的中嶺，不想電話的另一邊卻傳來痛苦的呻吟聲，于是大伙兒匆忙驅車趕往事發地點，到達時中嶺已經在自己的車子里停止了呼吸，在他的旁邊還有一瓶有毒的飲料，有四人具有犯案嫌疑小和田道武以及他的女兒小葵、垂水和達馬，就在鳴龍梳理案情時，柯南注意到了元太從垂水車上拿的手電筒，這正是破案的關鍵！

從昏迷中醒來的陽菜趁父母爭吵之際悄悄溜出醫院，按照歹徒的指示去拿彩虹之子，而這一切都在柯南的預計范圍內，他讓服部暗中進行追蹤，期間，小蘭用她撿到的步美的徽章聯系上了少年偵探團并暗示她所在的地點，雖然歹徒發現了服部等人，但柯南還是找到了陽菜和歹徒要去的地方，見勢不妙想要逃跑的歹徒被得到救援的小蘭一招制服，然而，幕后的指使者卻另有其人。

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

小五郎帶柯南和小蘭去露天浴場泡溫泉的時候，聽到了咔嚓咔嚓的石頭滑落聲，當他們尋聲趕到后，發現不動產社長梅津英章已經沒了呼吸，這起看似意外的事件其實是樁蓄意殺人案，警察對在場的嫌疑人即死者的女兒麻麗、泰子、秘書八木橋以及浴場老板進行偵訊，期間，一條擰干的毛巾從麻麗的包包中掉了出來，小五郎認為這是她為了不留指紋而使用手法，就在他準備揭穿所謂的兇手時，知道真相的柯南將他麻醉揪出了真正的兇手！