柯南等人在來自英國的戴安娜女士的邀請下一起前往倫敦旅行，為了通過關卡，柯南利用灰原的藥暫時恢復工藤新一的身份。到達英國后，柯南興奮的來到福爾摩斯博物館參觀，期間遇到了著名網球選手格拉斯的弟弟阿波羅，柯南以福爾摩斯徒弟的身份從他的口中得知有一名可疑男子給了他一張奇怪的字條，并告訴他將有人死在他的面前，這個男子的目的是什么？字條的內容又有何含義？

就在步美、元太他們因為明天看不到期待的球員上場而唉聲嘆氣時，結識了一個名叫代田恭三的男人，他將對明天無限憧憬的正能量傳達給了少年偵探團，大家也因此變的積極起來，但柯南卻察覺到這個人的異常，果不其然這個看似充滿希望的人卻企圖臥軌自殺，這到底是為了什么？小蘭誤接了“紅色長袖t恤之謎”的委托，于是，柯南和小五郎一起去百貨公司會見委托人，不想卻在這里遇到……

阿笠博士和少年偵探團在河灘看螢火蟲的時候，垂水打電話給運來螢火蟲的中嶺，不想電話的另一邊卻傳來痛苦的呻吟聲，于是大伙兒匆忙驅車趕往事發地點，到達時中嶺已經在自己的車子里停止了呼吸，在他的旁邊還有一瓶有毒的飲料，有四人具有犯案嫌疑小和田道武以及他的女兒小葵、垂水和達馬，就在鳴龍梳理案情時，柯南注意到了元太從垂水車上拿的手電筒，這正是破案的關鍵！

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？

殺人案件發生之后，警方立刻調查旅館中所有人的不在場證明，與此同時，小五郎等人分別進入德備、荒巖以及野平的房間，查看他們是否有能夠運送液體的容器，期間，身為畫家的德備提議把小蘭所看的到的河童畫下來，就在大伙聚在德備房內研究河童時，柯南發現了關鍵線索，他將大談外星人理論的山村警官麻醉，說出了事情的真相，至于小蘭看到的河童，那不過是……