警方將犯案嫌疑鎖定在三個人身上，偵訊中警察發現他們都對唯利是圖的死者恨之入骨，之后，小林老師魂不守舍的聽完了其中兩人的錄音但表示這都不是兇手的聲音便匆匆離開了警局。次日，白鳥警官主動來到帝丹小學向誤會他的小林老師表明心跡，不想卻遭到了拒絕，當晚，情緒低落的小林老師一人在學校值班，然而，危險卻悄悄向她逼近……

為了讓扭傷腳的柯南療養腳傷，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。據陽菜的父親周平所說，在陽菜失蹤的同時他美術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。

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。

白鳥警官記憶中的少女小林老師在煙火大會的夜晚目擊了一場謀殺案件，作為證人的她向白鳥警官提供了三條線索即兇手和死者爭執的聲音、疑似搬家公司的貨車以及兇手的背影，在警局接受偵訊的期間，小林老師無意中得知白鳥警官曾追求過和自己很像的佐藤警官，這個消息沉重打擊了小林老師，難道自己只是佐藤警官的替身？抱有這樣想法的她該如何面對白鳥警官。

這兩人竟然是長野縣警官上原由衣和大和敢助，他們此次前來的目的是讓柯南和小五郎幫忙破解沾滿鮮血的赤壁之謎！于是一行人來到案發的希望之館，這里曾經住著六個很有才華的年輕人，自從三年前一名女性小葵心臟病發去世之后，她的丈夫明石周作就獨自一人留在館內生活，可是他卻被人鎖在館內的屋中活活餓死，如今能看到的只有他留下的奇特死亡訊息，這時，大和警官的死對頭諸伏高明警官也來到館內進行調查。