毛利小五郎帶小蘭和柯南到傳說有天狗出沒的山里玩，路遇鄉土學者下村昌三。天色已晚，小五郎他們只好在民宿住上一晚。第二天，在小蘭的提議下，大家去附近的洞窟景點參觀，卻意外撞到鎮長帶著天狗的面具，在洞窟懸崖上的祠堂上吊自殺。鎮長為何要扮成天狗？他自殺的動機又是什么？

柯南和平次傳來歷史學家的死訊，眾人陷入恐慌，并認為是怪物鵺在作怪。平次吩咐大家各自回房不要出門，考古學家主動要求與小蘭交換房間。眾人回房后，柯南與平次在院子里和村長詢問細節，院子卻突然再次著火，與此同時樓上的考古學家似被不明物體擊中，慘叫一聲后倒在房內，待柯南等人趕到時已經喪命。經過一番調查和推理，柯南和平次似乎有些眉目，而那只被大家遺忘在家中的狗突然引起了二人的注意。

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……

高木警官突然來電要找柯南，他說柯南是殺人事件的知情人。畫家北園青峰下午三點半左右在家被人殺害， 警方為了確定嫌疑人之一北園先生的弟子西山大樹的不在場證明把柯南叫來，因為事發當日西山將柯南和朋友們作為模特畫了一幅風景畫。北園先生的兩位弟子和妻子都似乎與北園先生有過糾紛，這次的案件讓警察們陷入困局。

毛利一家大早上就來到了白羅咖啡廳，安室特制的蛋糕是店里的招牌，但打開冰箱后卻發現蛋糕融化了。少年偵探團聽到柯南在白羅咖啡廳便全跟了過來，得知蛋糕融化后他們都很失望，為了讓伙伴們吃到安室的蛋糕柯南準備著手調查此事，經過了幾天的監控他們并沒有找到原因，這起蛋糕融化事件的真相到底是什么？