小五郎讓柯南和小蘭陪他一起去位于大分的別府溫泉旅行，說到別府溫泉最有名的莫過于地獄巡游之旅，就在小蘭和柯南興致勃勃討論的時候小五郎卻在一旁默不作聲。在柯南和小蘭的逼問下小五郎才說出了實情，這次的旅行目的是尋找仲代電氣社長的女兒麻奈美，柯南根據照片找到了麻奈美所住的旅館，但這僅僅只是開始。

在幫純子小姐調查入室偷竊的時候小五郎和柯南遇到了一起命案，死者是純子小姐的鄰居北上先生，初步判斷為酗酒墜樓，但在高木警官調查附近鄰居時柯南看出了端倪。所調查的房間里柯南看到了幾處線索，這些都可以說明北上并非意外墜亡，但是柯南還是沒有找到關鍵的證據，小五郎在電梯里整理儀容時柯南突然明白了什么。

根據友寄夫人的回憶，寫有打開機關盒方法的紙條被丈夫藏在了某本書中，眾人紛紛開始查閱圖書館中的藏書?？履显诨貞浻鸭姆蛉怂灾?，頓悟了紙條被藏匿的方法，并推理出紙條所在的書籍。正當眾人齊心協力想要從書中找出紙條時，圖書館突然停電陷入一片黑暗，柯南等人趕緊前往放置機關盒的展廳，卻發現基德早已留下卡片逃之夭夭。

千葉警官在警局四處詢問有關“不明飛行物”的線索，卻毫無所獲，這天他回到家，收到了聲稱是自己宇宙第一大粉絲的人寄來的神秘郵件。在另一邊，名為和田陽奈的女高中生來到毛利事務所，委托小五郎調查杯戶公園“UFO”一事。杯戶公園隔壁的杯戶高中發生殺人案件，這兩者是否有聯系？

受宿里村村長之邀，柯南和平次等人共同前往宿里村尋寶。到達旅店后，通過與其他幾位考古學家和歷史學家交談，他們得知在寶藏的埋藏之處曾發生過塌方事故，其中一位外國挖掘隊員在彌留之際寫下了意為“鵺”的字條，而鵺正是傳說中極為兇猛的怪獸。飯后當眾人準備回房休息，平次卻突然發現門前失火，眾人在火中看到了體型巨大的怪獸。為了一探究竟的柯南和平次在追蹤怪獸的過程中，卻發現了倒在血泊中已經喪命的歷史學家。