日賣電視臺的特別節目《全國小島先生選手權大賽》即將開始，冠軍將會贏得一千萬元的獎金和一幅價值不菲的水墨畫軸，幸運的是元太的父親經過層層篩選獲得了參加決賽的資格，然而，就在比賽開始之前，主辦者小島權作不知被誰推下了樓梯因而導致死亡，其中能夠使用這個樓梯的人就只有進入決賽的三名小島先生，元太的父親也成為了嫌疑人之一，問題的關鍵是到底誰才是元太的爸爸？

解決了暗號事件回到日本的柯南終于恢復了正常的生活，在放學回家的路上元太提議大家進入即將拆遷的大樓內來玩捉迷藏。就在這時元太發現有奇怪的敲打墻壁的聲音，柯南發現這是有人發出的求救聲音，就在他們在搜尋的過程中發現了在檢查大樓的兩個工人。兩人告訴柯南他們那是他們發出的響聲不用在意但在柯南的推理下少年偵探團們開始尋找被困的人，就在這時之前的檢查工人卻抓住了小哀，究竟應該這應該辦！

差點被警察發現的柯南和大嶺及時被阿笠博士帶走，之后小五郎也趕到阿笠博士家，聽完柯南的分析，大家決定先找到大嶺當時所使用的空包彈手槍，被柯南找到的手槍成為了大嶺洗清嫌疑的關鍵證據，接下來就是尋找將罪名嫁禍給大嶺的真兇，柯南再次前往遭到槍襲的地下室，并在這里發現了兇手留下的線索，為了讓兇手自己露出馬腳，柯南計劃了一出好戲……

阿笠博士帶少年偵探團來到一家位于箱根的溫泉旅館，那里正好在進行《血殷殺手》系列最新作品的拍攝，因此，大家結識了劇作家鐵山巖治、女主角名取深汐、經紀人丹沢純作以及男主角寺堂云平。次日，元太他們一起去湖上露天溫泉的時候，卻在女湯發現了鐵山巖治的尸體，從現場來看兇手應該是在發案之后趁機混入了騷動之中，調查之后，警方將嫌疑鎖定在深汐、丹沢、寺堂三人中。

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！