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。

為了陪光彥把壓歲錢存進賬戶，柯南、步美和灰原等人一起來到帝都銀行，可元太因為吃太多胃痛了起來，就在博士和灰原外出買藥期間，一波帶著面具的搶匪突然闖進銀行，前來取錢的茱蒂老師以及一名貌似赤井秀一的人也成為了他們的人質，雖然茱蒂用美人計在廁所獨立擊倒一名搶匪，卻不幸被同伙發現，事已至此，少年偵探團成為了將徒制服的唯一希望！

小五郎曾抓捕過的殺人犯富樫文孝，在假釋的第二天再次因為殺人被抓進了警局，小五郎深信決定重現做人的他不會再做出這種殺人的事情，便在偵訊室里勸導他說出真相，可是富樫卻一直保持沉默。另一方面，柯南和高木警官再次來到案發現場進行調查，根據目擊者的證詞以及附近便利店的監視影像，柯南發現事情的真相并非那么簡單，因為案發現場除了富樫還有另外一個人。

柯南等人在來自英國的戴安娜女士的邀請下一起前往倫敦旅行，為了通過關卡，柯南利用灰原的藥暫時恢復工藤新一的身份。到達英國后，柯南興奮的來到福爾摩斯博物館參觀，期間遇到了著名網球選手格拉斯的弟弟阿波羅，柯南以福爾摩斯徒弟的身份從他的口中得知有一名可疑男子給了他一張奇怪的字條，并告訴他將有人死在他的面前，這個男子的目的是什么？字條的內容又有何含義？

從昏迷中醒來的陽菜趁父母爭吵之際悄悄溜出醫院，按照歹徒的指示去拿彩虹之子，而這一切都在柯南的預計范圍內，他讓服部暗中進行追蹤，期間，小蘭用她撿到的步美的徽章聯系上了少年偵探團并暗示她所在的地點，雖然歹徒發現了服部等人，但柯南還是找到了陽菜和歹徒要去的地方，見勢不妙想要逃跑的歹徒被得到救援的小蘭一招制服，然而，幕后的指使者卻另有其人。