服部把和葉的護身符錯交給了國末照明，為了要回裝有服部照片的護身符，二人到東京。他們找到國末的朋友并隨他來到一家運動咖啡館，不想國末卻在廁所里被人毆打昏迷不醒。于是，柯南、服部和高木警官一起展開調查，他們把嫌疑人的范圍縮小到三個人，并推斷國末白天觀看的比賽和這起事件有密切關系，可是他看的到底是什么比賽？這三個嫌疑人的證詞中又隱藏著什么線索？

少年偵探團與白鳥警官在電影院偶遇，期間，他回想起了自己想要成為警官的理由，這時，一名叫笠倉那海的小姐與大家相識，并且她與白鳥警官曾經相識過女孩一樣，會用吸管包裝紙做成的花帶裝飾樂杯，難道她就是白鳥回憶中的少女？在聽說那海被跟蹤狂騷擾之后 ，大家一起前往她現居住的公寓 卻在發現她的男友橫尸家中，這是跟蹤狂犯下的命案嗎？還是這根本就是那海的自導自演？

小五郎受到一個名叫立李三可的委托，帶著柯南和小蘭一起來到群馬縣調查真相，途中他們遇見了德備六朗和荒巖，并從他們口中得知了11年前有一個名叫辰彥的孩子在旅館附近的河中溺斃而亡的事件，這與信中所提及的殺人案有何聯系？辰彥父親同時也是約見地點光羅旅館的老板沼山伴藏也讓人覺得很怪異，次日清晨，滿身都是刺鼻氣味液體的伴藏死在了旅館的頂樓房間，難道是小蘭昨晚在河邊看到的河童下的毒手嗎？

案件終于有了眉目，就在柯南和大和針對謎題展開討論時，高明從昏迷中蘇醒，三人一起計劃了一出空城計。他們故意對三個嫌疑人放出關鍵信息，引誘他前去直木司郎家找重要的證據，果然不所料兇手暗中潛伏在直木司郎家附近，為了讓狡猾的他放松警惕，柯南聯合小蘭、大和等人上演了一場能證明周遭沒有警察的犯罪戲碼，引誘兇手自投羅網。

在警方對三名嫌疑人進行偵訊時，他們三人反而相互指責并揭露對方的犯案動機，這時，有人在更衣室內發現了一個空瓶子，另外在湖面上還有漂浮的火柴棒，為了弄清真相，警方又找來工作人員進行對峙，然而，他們卻表示并未發現異樣，期間，女主演深汐的一句話點醒了柯南，在他的引導下，大家得知一整夜都呆在溫泉里的人并不是兇手而是死者本人，那么，兇手到底是誰？在他的身上又有怎樣的關鍵性證據？