柯南與毛利小五郎等人受名小說家虎昌先生委托調查其妻子的外遇事件，于是小五郎帶著小蘭和柯南來到被稱為吸血鬼山莊的虎昌家。當天晚上在書房看電影的虎昌先生卻被人殺害！而兇案現場的門被從內部反鎖，屋外的積雪已深，卻未留下任何腳印，是真正的密室殺人案件。加之因為大雪警方也無法前來使得案情疑云重重。

委托人為表示感謝，招待小五郎三人溫泉旅行，他們在搭乘湯之山縣的列車上，遇到了兩名爭吵的醫生佐藤、伊達，期間伊達曾生氣離開。換乘休息的途中，警察在與湯之山線列車路線基本相同的花之街線列車上發現尸體，柯南洞察到伊達神情怪異有犯罪嫌疑，可他是怎么樣在兩趟不一樣的列車上游走殺人的？

小五郎應畫家花岡之邀前來談話，可是等了許久仍沒見到花岡的身影，就在小五郎生氣要離開時花岡出現，與此同時，另一位住在對面的女插畫家蝶野打來電話說要自殺，柯南等人親眼看到蝶野從樓下墜落，趕到現場時蝶野已死，而這個看似自殺的案件其實是他人謀殺，兇手就是花岡，可蝶野從樓上跳下時，花岡正和大家在一起，他到底是怎么做到的？

小川醫生這兩年來不斷收到未署名的錢和玩具，實在是不知道來歷，于是前往毛利偵探事務所求助。在柯南的提示下小五郎推理出玩具其實是中古品，而小蘭也因此開始懷疑起柯南的身份。在前往小川醫生工作的醫院調查過程中看到柯南翻閱病例的小蘭對柯南的懷疑也進一步加深。最終柯南在千鈞一發之際成功解救了小川醫生的孩子。而柯南也成功化解了小蘭的懷疑。

柯南和小蘭在參加天下第一夜祭時碰到了作家世井，他讓小蘭幫忙拍了幾張照片，這時，橫溝警官找到世井說他的朋友今竹被殺，大家一起趕往犯罪現場，期間，世井用自己的文稿代替今竹的交給了《文藝時代》的記者，種種跡象表明世井就是兇手，可讓人棘手的是此人有不在場證明——相機里那些照片，仔細推敲后柯南發現了其中的破綻。