大家一起去滑雪的時候，小五郎弄丟了別墅的鑰匙，三人正愁沒地兒住的時候，醫科大學的大山教授認出小五郎并邀請他們去自己的別墅，并正巧碰上了大山教授學子們的聚會，期間，中原驅車下山買下酒菜，趁這個機會大家也都各自活動，可中原回來后，卻發現大山教授被殺，柯南在現場根據教授留下的線索找到兇手。

小五郎骨折住院，某天夜晚他看到對面的房間有殺人的黑影，匆忙趕去后，卻發現屋里什么都沒有，接下來的幾天，發生了同樣的事情，主治醫師白井說可能是因為疲勞而產生的幻覺，但柯南卻認為事件沒那么簡單，他陪夜的當晚也看到了殺人場景，兩人一起跑出去，當他趕到小五郎身邊時，卻發現小五郎已昏倒，旁邊還躺著已經死去的江藤醫生，小五郎就這樣糊里糊涂的成了「殺人兇手」……

七年前載滿相當于十億日元金子的竜神號，突然出現在敷島海面。以幽靈船為噱頭的村長三上邀請小五郎來演講，而他的真正目的是拜托小五郎找到金子的所在。演講時，小五郎差點喪命講臺，兇手很有可能是島上的守衛浜田，和旅行社職員上原，兩人也似乎是舊識。當晚小五郎一路追蹤襲擊他的武士，卻被人打暈掉入了兇手的陷阱，成了殺害浜田的兇手。

小蘭的同學直子被綁架，當歹徒發現有警察時，便放棄交易開車沖進海里，直子再次下落不明，直子父親的秘書花井很是擔心。某日，小五郎突然接到不要在調查此事的要求，柯南察覺事有蹊蹺，暗暗潛入直子家后聽到了花井和直子爸爸的談話，原來直子的爸爸再次接到歹徒電話，但他卻不愿花五億保女兒的性命，這讓花井很生氣，柯南躲在后備箱里，跟著他們來到交易場所，見到了所謂的「歹徒」。

委托人為表示感謝，招待小五郎三人溫泉旅行，他們在搭乘湯之山縣的列車上，遇到了兩名爭吵的醫生佐藤、伊達，期間伊達曾生氣離開。換乘休息的途中，警察在與湯之山線列車路線基本相同的花之街線列車上發現尸體，柯南洞察到伊達神情怪異有犯罪嫌疑，可他是怎么樣在兩趟不一樣的列車上游走殺人的？