毛利蘭受母親委托，與工藤新一一起到某間酒店，調查毛利小五郎是否在外面真的很花心愛玩。而就在此時，酒店突然開始舉辦游戲，內容是20名酒店小姐排排站，由兩名客人每次各指定1-3名的小姐。先選到排在第20個的酒店小姐，同時也是該酒店第一紅牌的久美，就可以得到久美的熱吻當作獎賞。而這次參加這個游戲的是小五郎跟數學家峰正人，游戲進行得非常熱烈，可是萬萬想不到最後竟然會鬧出人命...

這時，二樓傳來老師們的慘叫，柯南和小蘭跑上去發現下田被人勒死，柯南立即開始找兇器，但并未找到，唯一能確定的是，兇手就在中村、米原和坂井之間，接下來的搜尋中，柯南在下田脖子上發現了頭發，兇手就是那個人！可是該通過誰之口揭穿兇手呢，園子昏睡不了解案情，正值苦惱之時，他想到以工藤的的身份讓小蘭用便攜電話說出真相，而小蘭卻在得知真相后痛哭不已。

柯南和伙伴們去美術館時撿到了一張畫有奇怪符號的紙，大家自行成立少年偵探團去調查這些暗號，按照符號的指示先到達東京塔，在周圍展開偵查卻一無所獲，休息的時候步美的新發現為柯南找到破解暗號的出口，大家一路尋找從東京鐵塔到南部水族館的標記，然而，事情并非那樣順利，柯南能破解暗號嗎？暗中跟蹤少年偵探團的黑衣人又是誰？

暮目警官趕來寺院展開調查，就在大家一籌莫展準備離開時，獨自調查的柯南從被強大力量打破的墻壁、切口變形的走廊木板、被丟在樹林里的角窗碎片和膠帶中洞察到了兇手的犯案手法，以及兇手就在四個修行僧當中，他用阿笠博士給他的紐扣擴音器道出真相，而兩年前以同樣手法殺死修行僧忠念的居然另有其人。

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？