步美無意中看到了連續縱火的犯人，便前去警局做相關的供詞，之后，少年偵探隊與高木和佐藤警官開始展開調查，然而沒想到當天居然是佐藤父親的殉職忌日，大家也不禁談起了這件“愁思郎案件”，佐藤警官還碰到了父親高中時的老友，這時，目暮警官打來電話讓白鳥和高木前去抓捕縱火犯嫌犯，期間高木想通了十八年前所發生的案件的真相，可當他打電話給佐藤時，卻沒有注意到兇手就在身后。

看著奄奄一息的柯南，步美建議大家自己想辦法，三人按照石頭上的文字推斷出了出口方位又利用蝙蝠逃出了洞穴，歹徒也遭到逮捕。緊接著柯南被立刻送到醫院進行治療，又在小蘭碰巧知道血型的情況下給他輸了血，小蘭最近的奇怪反應讓柯南意識到自己的身份或許已經在小蘭面前暴露，就在他打算向小蘭坦白時，灰原拿槍對準柯南。

霧之峰賓館的主人寺院晚上開車出去兜風，第二天在停車場發現坐在車子里的寺院已經死了。在調查的過程中發現每個人和寺院似乎都有過節。柯南發現車罩上裂痕的疑點，而停車場看守的證詞又增加了疑團。最終柯南發現了犯人的犯罪手法并當場演示給眾人，而殘留的焦油也暴露了兇手的身份。

柯南在垃圾桶里發現了被丟掉的便簽紙，客房服務員也說自己曾在門外發現了一張寫有奇怪內容的字條，這時，警方說在兇器電話線上發現了小五郎的指紋，案件的偵破進入了死胡同，兇手到底是誰呢？妃英理隨意的一句話提醒了柯南，沒錯兇手就是那個人！得知了真相以后，柯南、妃英理和警方聯手將兇手引入到他們設下的陷阱之中。

備前千鶴在飯店房間里上吊，因而被眾人認為是自殺。在柯南的啟發下小五郎發現千鶴是他殺的肯能性。在警方的詢問下眾人都有殺害千鶴的肯能。在調查飯店的屋頂之后柯南發現了犯人飛翔一般的作案手法和留下的證據。在證據面前兇手最終承認了罪行，同時道出了和千鶴和自己弟弟的過往以及殺害她的原因。