為了讓扭傷腳的柯南療養(yǎng)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。

資產家片寄王三郎在家中中毒身亡，而片寄留下了一封暗號信來提示自己的財產所在地。中北無意的話點醒了柯南，而就在這時犧牲者再一次出現！這次是野笛小姐被箭射中中毒身亡，而在附近的樹屋找到了弓，而愛好弓的荻人成了頭號嫌疑人但就在這時卻傳來荻人墜崖的消息。最終在柯南的推理下找出了犯人，而一場遺產爭奪戰(zhàn)也浮出水面。

小五郎受邀參加浦井食品創(chuàng)立八周年的紀念宴會，浦井社長在每年的宴會上都會進行魔術或短劇之類的表演，所以賓客們也都非常期待他今年的表演，然而，宴會期間浦井社長卻大叫一聲倒了下來，就在大家都以為他今年表演是懸疑推理短劇時，柯南發(fā)現浦井社長真的停止了呼吸，警方查出他是中毒而死，當時離死者最近的人就是他的夫人浦井星江。

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續(xù)調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發(fā)發(fā)現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發(fā)現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

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(fā)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(fā)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？