柯南、小蘭和小五郎在咖啡廳結識了一名叫高畑響子的女士，她從警察那里得知的妹夫福島意外死亡后就匆忙趕回家中，現場除了尸體還有散彈槍和墜落的吊燈，警察準備以意外事件結案，但身為死者同學的千葉警官卻認為事情沒有那么簡單，他和同樣持有懷疑態度的柯南暗自展開了調查，不出所料這果然是一起有預謀的殺人事件！

阿笠博士帶少年偵探團來到一家位于箱根的溫泉旅館，那里正好在進行《血殷殺手》系列最新作品的拍攝，因此，大家結識了劇作家鐵山巖治、女主角名取深汐、經紀人丹沢純作以及男主角寺堂云平。次日，元太他們一起去湖上露天溫泉的時候，卻在女湯發現了鐵山巖治的尸體，從現場來看兇手應該是在發案之后趁機混入了騷動之中，調查之后，警方將嫌疑鎖定在深汐、丹沢、寺堂三人中。

比賽中的米奈芭的狀態不佳，柯南發現她丟在地上的護腕從而發現犯人利用護腕告訴米奈芭自己已經鎖定她的事情。柯南用阿波羅的票進入會場尋找犯人，但面對易容高手的罪犯，柯南縝密的分析了米奈芭的擊球之后發現了犯人的真正目標不是米奈芭而是她的母親！而阿波羅則告訴了柯南米奈芭如何每次在球場上準確找到母親的方法。

小五郎為錄制日賣電視臺的旅游節目來到了宮島，然而在拍攝期間，制作單位的工作人員卻接二連三發生奇怪的事件，柯南發現這些案件的發生與宮島七大不可思議傳說相對應。途中，大家結識了紅葉饅頭店彌山屋的彌生小姐，并且得知四處調查工作人員的神秘男子似乎就是她的哥哥紳六，紳六在尋找兩年前跌落懸崖死亡的雙親后就突然消失，難道這件事與日賣工作人員有什么關聯？

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！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。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。