阿笠博士帶著少年偵探團到深山里挖竹筍的時候，車子突然出現故障，柯南等人被迫留在深山之中。為了避雨而來到這里別墅區的少年偵探團被一陣鋼琴聲所吸引，于是，大伙兒進入這棟別墅，雖然這里有人生活的痕跡卻沒有看到半個人影，而且留在現場的日記還寫著可怕的內容，之后大家決定找出日記中出現的被綁架男孩，這時，屋內突然停電，伴隨著少年偵探團的恐慌鋼琴聲再次響起。

為了讓扭傷腳的柯南療養腳傷，大伙兒一起來到城崎溫泉，然而，小蘭卻突然失蹤，柯南從光彥他們所拍的照片上看到小蘭和一個小女孩在一起，同時照片上還出現了一個行蹤可疑的男人。這時，柯南他們遇到了服部，他受人委托前來找一個叫陽菜的女孩，而她正是和小蘭在一起的那個孩子。據陽菜的父親周平所說，在陽菜失蹤的同時他美術館里的展品彩虹之子也不翼而飛。就在大家四處進行尋找時，陽菜和小蘭遇到了危險。

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。

警方將犯案嫌疑鎖定在三個人身上，偵訊中警察發現他們都對唯利是圖的死者恨之入骨，之后，小林老師魂不守舍的聽完了其中兩人的錄音但表示這都不是兇手的聲音便匆匆離開了警局。次日，白鳥警官主動來到帝丹小學向誤會他的小林老師表明心跡，不想卻遭到了拒絕，當晚，情緒低落的小林老師一人在學校值班，然而，危險卻悄悄向她逼近……

小五郎和警察立刻對與死者有關的人士展開偵訊，雖然三個嫌疑犯都很有犯案的動機，可是卻苦于找不到證據而且殺人手法也難以破解，當晚，柯南發現了小五郎早早就準備好放在枕頭底下的禮物，并且還從他的夢話得到了啟示。為了給小五郎在這個特殊的日子提供表現的機會，柯南暗中提醒，所幸小五郎一點就通知道了兇及其犯案的手法。案件結束后，小五郎深情款款拿出禮物，可是這個迷糊的偵探卻記錯了日子。