千葉警官在警局四處詢問有關“不明飛行物”的線索，卻毫無所獲，這天他回到家，收到了聲稱是自己宇宙第一大粉絲的人寄來的神秘郵件。在另一邊，名為和田陽奈的女高中生來到毛利事務所，委托小五郎調查杯戶公園“UFO”一事。杯戶公園隔壁的杯戶高中發生殺人案件，這兩者是否有聯系？

毛利小五郎收到一封落款人名為倉田屋駒吉的信件，此人號稱要把傳家寶送給他，于是小五郎便與柯南和小蘭一同前往約定地點山口縣。來到山口縣的三人偶遇了記者夏目明日香，小五郎謊稱三人是來此地度假的，明日香便主動請求為三人當導游。然而在旅行中，小五郎不慎說漏嘴透露出此行目的，卻因此遭到了警察的逮捕。原來名為倉田屋駒吉之人竟是一名搶劫犯，而所謂的傳家寶則是搶來的貴重贓物……

小五郎帶蘭和柯南來到東京附近的度假山莊放松，在那里遇到了同樣來休閑的女大學生三人組。小五郎伴著美景喝了許多酒，正當他昏昏欲睡之時，河邊突然出現了異變。河水突然變紅，順水而下居然有一具尸體飄了過來，小五郎立刻清醒跳河救人，等打撈上來后大家驚覺這居然是剛才的女大學生之一的秋葉夕子。

少年偵探團的理科自由研究作業是拍攝鎮子的全景照片，為此阿笠博士帶他們來到云丸山露營，在山中小屋他們遇到了正在爭吵的四人，而三年前意外去世的元木是他們爭吵的焦點。爭吵過后岳美負氣離開睡在了懸崖底下，半夜的時候榮子等人為三年前因意外去世的元木默哀，正好醒來的柯南見證了這一幕，但在第二天元太卻發現山下的岳美小姐倒在了血泊中。

和柯南推測的一樣，17年前殺害羽田浩司的兇手就是那個從現場消失的名叫淺香的保鏢，其真實身份是黑暗組織的二把手朗姆，除了這些從羽田的死亡訊息中得到的線索外柯南一籌莫展。就在柯南思索的時候聽到了電視臺打給毛利小五郎的電話，號稱靈魂偵探的堀田打算破解羽田浩司的案件，但當柯南和小五郎趕到指定賓館時又一起兇殺案發生了。