小五郎讓柯南和小蘭陪他一起去位于大分的別府溫泉旅行，說到別府溫泉最有名的莫過于地獄巡游之旅，就在小蘭和柯南興致勃勃討論的時候小五郎卻在一旁默不作聲。在柯南和小蘭的逼問下小五郎才說出了實情，這次的旅行目的是尋找仲代電氣社長的女兒麻奈美，柯南根據照片找到了麻奈美所住的旅館，但這僅僅只是開始。

千葉警官在警局四處詢問有關“不明飛行物”的線索，卻毫無所獲，這天他回到家，收到了聲稱是自己宇宙第一大粉絲的人寄來的神秘郵件。在另一邊，名為和田陽奈的女高中生來到毛利事務所，委托小五郎調查杯戶公園“UFO”一事。杯戶公園隔壁的杯戶高中發生殺人案件，這兩者是否有聯系？

為了和靈魂偵探堀田凱人進行對談，柯南跟著毛利小五郎來到了酒店，但到時發現堀田已被殺害，其隔壁房間的客人竟然是世良。柯南和世良在案發現場進行了一番調查，罪犯的手法與關鍵性的證據全被找了出來，就在柯南準備和往常一樣進行推理時卻發現自己的變聲器不見了，而這時竟有人很自然的用他遺失的變聲器開始模仿小五郎的聲音進行推理。

柯南所在的班里來了一位新老師名叫若狹留美，若狹老師想在體育課前用石灰畫線，卻發現石灰已經用完了。柯南告訴若狹老師舊倉庫里可能有石灰，元太和光彥開玩笑說舊倉庫有幽靈出沒，若狹老師感到很害怕，便拜托少年偵探團一同前往舊倉庫。在尋找石灰的過程中，柯南發現一扇通往地下的門，眾人合力打開門后，卻驚人地發現了一具骸骨……

米小圈在電視上看到小區大娘的寵物狗丟了，看來小區附近有偷狗賊，米小圈非常驚慌地跑出去看耗子，剛好姜小牙也在，姜小牙總是來看耗子，現在不會再偷偷將它帶回家了，鐵頭也看了電視，匆匆忙忙來找耗子，三個人都這么關心寵物狗，鐵頭聽到米小圈同意他作孩子的哥哥，起初還很開心，當聽到姜小牙和米小圈都作了耗子的爸爸時，頓時不開心了，三個人的關系這么鐵，現在直接差輩了。三個人正說著，忽然發現狗沒了，之后匆匆忙忙去找狗，卻在小區另一側，中央公園門口一個老大爺騎車帶著耗子悠閑而去。米小圈和姜小牙鐵頭就這樣看著耗子被帶走，他們立刻給警察叔叔報了警，之后尾隨狗販子看要將狗帶去哪里。他們一路跟著到了一處小院，親眼看到耗子被關了進去，米小圈和姜小牙和鐵頭商量采用聲東擊西的方法引開爺爺，之后再偷偷潛入院子將耗子偷走。鐵頭哭不出來，姜小牙便幫忙在他大腿處狠狠掐了一把，終于鐵頭疼得哇哇大哭。鐵頭哭著稱自己找不到家，老大爺便帶著他去找家，米小圈和姜小牙便悄悄溜進院子，將耗子給抱了起來，姜小牙被一盆粉紅色的面團吸引，伸手去捏了捏，竟然整雙手都被陷了過去，米小圈趕過去幫忙，兩人都被面團黏住了。就這樣錯過了偷跑的最佳時機，不一會兒