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？

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。

周六早晨頓比町公園內發現了命案，勒索恐嚇慣犯勝井優死亡，逐一排查嫌疑人后廣瀨純子小姐主動承認了自己的罪行，但毛利小五郎卻因為此事來到了警署。在案發當天八點的時候毛利小五郎在米花町看到了廣瀨小姐，這一點讓廣瀨小姐有了不在場證明，但聽到毛利的陳述后廣瀨小姐卻非常驚訝，柯南得知后認為此事并沒有那么簡單。

毛利小五郎撿到一張中了大獎的賽馬彩票，便帶著柯南和小蘭一起去壽司店慶祝。壽司店內新來的廚師很喜歡推理，與毛利小五郎交談甚歡，期間有三名客人陸續來到壽司店用餐。就在大家酒足飯飽準備離開時，突然有一名客人沖進店內，聲稱店里有人偷了自己的手包。隨后這名客人在壽司店的洗手間內找到了遺失的手包，經過一番檢查后，她告訴眾人自己丟了一張中獎的賽馬彩票。

受宿里村村長之邀，柯南和平次等人共同前往宿里村尋寶。到達旅店后，通過與其他幾位考古學家和歷史學家交談，他們得知在寶藏的埋藏之處曾發生過塌方事故，其中一位外國挖掘隊員在彌留之際寫下了意為“鵺”的字條，而鵺正是傳說中極為兇猛的怪獸。飯后當眾人準備回房休息，平次卻突然發現門前失火，眾人在火中看到了體型巨大的怪獸。為了一探究竟的柯南和平次在追蹤怪獸的過程中，卻發現了倒在血泊中已經喪命的歷史學家。