鈴木集團舉辦的熱氣球大賽引來了很多參賽選手，冠軍獎金高達1000萬日元，蟬聯兩屆冠軍的水口先生今年帶著太太一起參加了比賽，賽前他和奧田先生發生了爭執。比賽中，奧田先生撞上了水口先生的熱氣球，在墜落過程中水口太太墜落身亡，發生的這一切看似只是一場事故，但柯南卻從熱氣球的殘骸中看出了端倪。

警方開始調查啤酒王子南北家O太郎的死因，大家都有不在場證明，小五郎斷言這是一場意外事故。但警方卻從Q次郎的尸檢報告中發現了疑點，經檢查發現Q次郎尸體肺部里的水并不是池塘水而是自來水，而O太郎的房間里發現了監聽器，上面還有Q次郎的指紋。更令人驚訝的是桌子上留下的指紋是O太郎的，而這指紋竟然與七年前搶劫殺人案犯人留下的指紋是一致的。

幫忙繪制屏風的少年偵探團卷入了殺人案件，通過元太手上的化妝品香味與現場的蛛絲馬跡，柯南斷定兇手就是職業高爾夫球運動員伴野貞悟，但他始終沒有找到關鍵性的證據，那便是伴野臉上被“兇手”寫下的文字。在屏風上酣睡的元太，臉上沾上了老虎紋的顏料，這個細節讓真相浮現了出來。

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。

目睹柯南墜崖的眾人陷入了痛苦和無助之中，警察署的搜查工作也一籌莫展，然而小哀卻覺得此事另有蹊蹺，便獨自上路尋找柯南。另一方面伊勢原在柯南的幫助下成功脫險，二人在山中的木屋與小哀相遇。在三人的設計和警方的幫助下，抓捕佐羅的行動圓滿完成。正當眾人以為此事已畫上句點時，柯南卻發現案件仍有疑點……