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。

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？

柯南所在的班里來了一位新老師名叫若狹留美，若狹老師想在體育課前用石灰畫線，卻發現石灰已經用完了。柯南告訴若狹老師舊倉庫里可能有石灰，元太和光彥開玩笑說舊倉庫有幽靈出沒，若狹老師感到很害怕，便拜托少年偵探團一同前往舊倉庫。在尋找石灰的過程中，柯南發現一扇通往地下的門，眾人合力打開門后，卻驚人地發現了一具骸骨……

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。