柯南和小蘭在東都環狀線列車上遇見了一位見義勇為的老人，然而，沒想到當他們再次見面時卻是在殺人現場，死者是詐騙集團的通緝犯，而這位名叫法月的老人正是此案的目擊證人，他說自己曾看到同是詐騙犯的桐谷出沒案發現場，但桐谷卻大喊冤屈，期間，柯南察覺到老先生法月的證詞有疑點，深入調查后，真相果然如他料想一般。

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。

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，發現不動產社長梅津英章已經沒了呼吸，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！

就在所有人驚訝于晶子之死時，樸之木匆忙跑來說漫畫家比良坂也死在了房間中，于是，小五郎、柯南等人急忙趕到現場，這又是一起密室殺人，詭異的是這個房間的門口堆滿了被撕碎的小煌小姐的海報碎片，警方展開調查并對別墅里的所有人進行偵訊，八川談到了澤南被殺的命案，以及比良坂、澤南和樸之木受到不明人士威脅的事情，難道這與此次的密室殺人案有關系？澤南死前所留下的死亡訊息又隱藏著什么意義？

受小林老師之托的少年偵探團在視聽教室找防范犯罪錄音帶，這時，千葉警官突然出現，雖然他嘴上說是為了懷念母校，但實際目的卻是為了找13年前一個女孩子留給他的情書回復，詢問過詳細情況后，大家幫他一起在眾多錄影帶中找女孩留下的信息，最終，柯南找到了女孩的回復，得知對方也喜歡自己的千葉，準備在今晚的同學會向這名女生表白，曾經錯過這段感情的千葉警官能找到自己的幸福嗎？