小五郎的學長寺岡請他們吃烤肉的時候，突然接到一個名叫松山的人的電話，為勸說此人回歸正道，寺岡匆忙趕去約見的碼頭，小五郎也要求一同前往，小蘭和柯南尾隨其后，到達碼頭后，寺岡單獨去見松山，可不一會兒，大家就聽到了槍聲，松山因手槍走火意外死亡。暮目警官說手槍上除了寺岡和松山還有第三個人的指紋，柯南仔細思考之后，斷定這枚指紋就是讓犯人認罪的完美證據。

柯南、小五郎和小蘭驅車去北海道看丹頂鶴，偶然認識了飼養丹頂鶴的大伯，他邀請柯南他們去自己家入住，大伯的弟弟阿保熱情招待他們，就在這個時候大伯的兒子阿浩和女兒則子為財產的事兒而來。之后，柯南等人一起去泡了溫泉，回到屋子的時候發現大伯被人用十字弓射殺，而阿浩則跑去警局自首，但柯南依據自己對現場的勘查認為兇手另有其人。

柯南和小蘭在參加天下第一夜祭時碰到了作家世井，他讓小蘭幫忙拍了幾張照片，這時，橫溝警官找到世井說他的朋友今竹被殺，大家一起趕往犯罪現場，期間，世井用自己的文稿代替今竹的交給了《文藝時代》的記者，種種跡象表明世井就是兇手，可讓人棘手的是此人有不在場證明——相機里那些照片，仔細推敲后柯南發現了其中的破綻。

柯南去體育俱樂部館參觀時，正巧看到水上運動的西條、成瀨和木島發生爭執的一幕，而體育俱樂部負責人佐伯和跳水代表西條也存在著某些不愉快。當晚，小五郎接到目暮警官的電話說西條死亡，因為沒找到什么有用的線索，警方準備以意外死亡結案，可是柯南注意到這是件謀殺案，柯南找到目擊證人并從他的繪畫中看透事情的真相，兇手一定就是那個人。

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？