毛利小五郎受久須美工械廠社長的委托，調查工廠零部件被偷的案件，為了不引起職員的警惕，柯南和小蘭也一同隨行假裝參觀。在對職員們暗中調查后，行為怪異的谷崎成為毛利小五郎的懷疑對象，三人計劃在倉庫抓住罪犯的現行，不料卻發現谷崎死在了反鎖的房間里。正當案件一籌莫展時，谷崎生前研究的老鼠機器人引起了柯南的注意。

不分晝夜騎著巨大摩托車四處游蕩的天城達也遇害，生前給周圍居民帶來不小困擾的他遭到了人們的冷漠對待，大家都很慶幸有人殺了他。應當擔任與天城達也溝通協商的居委會會長番藤彥一死在了自己的家中，雖然現場布置成了自殺的模樣，但柯南和小五郎還是看出了端倪，這一點被咖啡廳的老板金滿豐子證實，她提出昨晚番藤根本就不會與天城見面。

毛利小五郎收到一封落款人名為倉田屋駒吉的信件，此人號稱要把傳家寶送給他，于是小五郎便與柯南和小蘭一同前往約定地點山口縣。來到山口縣的三人偶遇了記者夏目明日香，小五郎謊稱三人是來此地度假的，明日香便主動請求為三人當導游。然而在旅行中，小五郎不慎說漏嘴透露出此行目的，卻因此遭到了警察的逮捕。原來名為倉田屋駒吉之人竟是一名搶劫犯，而所謂的傳家寶則是搶來的貴重贓物……

小蘭和園子聊著幼稚園時的往事，新一當時所做出的櫻花名牌推理，正是他的第一次推理，而在小蘭不知道的情況下新一一直在背后默默地守護著她。櫻花班班主任江舟論介看小蘭的眼神讓新一非常在意，他認為這個老師是故意想要和小蘭親近，他所作出的解釋看似合理，但新一依舊無法放松警惕，新一的父親工藤優作得知后也展開了調查。

在被害人波土的遺物中發現了他親手所寫的字條，經紀人和社長隨即回憶起了波土生前的往事，眾人這才得知經紀人小姐原來竟是波土的前女友。而在舞臺上發現的繩索和折疊椅也為柯南等人提供了線索，經過波本對繩索的一番講解和演示，眾人共同推理出了波土的死因和兇手的真實身份。