為了讓扭傷腳的柯南療養(yǎng)腳傷，大伙兒一起來到城崎溫泉，然而，小蘭卻突然失蹤，柯南從光彥他們所拍的照片上看到小蘭和一個小女孩在一起，同時照片上還出現(xiàn)了一個行蹤可疑的男人。這時，柯南他們遇到了服部，他受人委托前來找一個叫陽菜的女孩，而她正是和小蘭在一起的那個孩子。據(jù)陽菜的父親周平所說，在陽菜失蹤的同時他美術(shù)館里的展品彩虹之子也不翼而飛。就在大家四處進行尋找時，陽菜和小蘭遇到了危險。

小五郎帶柯南和小蘭去露天浴場泡溫泉的時候，聽到了咔嚓咔嚓的石頭滑落聲，當他們尋聲趕到后，發(fā)現(xiàn)不動產(chǎn)社長梅津英章已經(jīng)沒了呼吸，這起看似意外的事件其實是樁蓄意殺人案，警察對在場的嫌疑人即死者的女兒麻麗、泰子、秘書八木橋以及浴場老板進行偵訊，期間，一條擰干的毛巾從麻麗的包包中掉了出來，小五郎認為這是她為了不留指紋而使用手法，就在他準備揭穿所謂的兇手時，知道真相的柯南將他麻醉揪出了真正的兇手！

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現(xiàn)！在繼續(xù)調(diào)查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發(fā)發(fā)現(xiàn)了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發(fā)現(xiàn)了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協(xié)助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

柯南他們一行人前往亂舞璃神社的酉日集市，沒想到園子的背包竟然被頭戴火男面具的酉之男搶走。在他們第三酉日來到亂舞璃神社時，酉之男再次出現(xiàn)并刺傷復(fù)讀生益子士郎，益子昏迷前說“不是酉是猴子”并比劃出數(shù)字九，可這到底是什么意思？之后，警方在酉之男藏身的公園廁所里發(fā)現(xiàn)了三名男子火野辰男、猿川久巳、水江申次，同時還在小蘭的錢包里發(fā)現(xiàn)了一粒紐扣，當?shù)弥@是酉之男的紐扣后，警方對三人展開了搜查……

天來到公園驚醒樂隊指揮訓(xùn)練的步美總是會遇到一個奇怪的人，這天在少年偵探團的各位陪同下步美又一次遇到這個醉酒的跟蹤狂。第二天當她們再次來到這里時卻發(fā)現(xiàn)這個叫做與田的男人的尸體！看似是醉酒事故，但在詢問了死者的同事之后得知死者恐高的事實。最終在調(diào)查現(xiàn)場后柯南確定了此次是殺人事件并找出了兇手的真實身份。