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。

妖怪倉庫是把貴重的物品放進里面就會立刻消失的倉庫，少年偵探團為了弄清真相決定一探究竟，元太他們為了讓柯南露出無話可說的表情而干勁滿滿。在調查了倉庫內部之后，柯南只看到了地板上留下的零星腳印和嵌在墻上的大算盤，除此之外別無他物。但從外面的天窗向里面看的話，就能看到堆積如山的寶物，可意外的是當再次打開倉庫的門時，里面的寶物就全都消失不見，柯南提出的天花板和地板機關的猜想被光彥等人否認，難道妖怪倉庫真的存在？

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。

在鈴木財團的支持下龍馬展的保全措施做的非常好，而柯南在廁所思考之前遺失的龍馬遺物的時候基德忽然出現！柯南追著基德來到展館內部的時候發現園子的袖子上粘到了奇怪奇怪的東西，而柯南也發現了基德所謂下雨的真實含義。基德按照約定來到了展館內而樽見利用假的被盜信息來出售贗品的事實也最終曝光。

警察并沒有在三個嫌疑人的家中發現有同款紐扣的衣服，而且在三天的酉日集市期間，他們都有無法連續犯案的證明，這時有消息說被害人益子蘇醒，然而他卻表示自己完全不記得在昏倒前所留下的線索。因為掌握不到確實的證據，警察只好讓嫌疑人先行離開，柯南推理遭遇瓶頸，這時，小蘭、園子和小五郎的談話給了他啟示，兇手就是那個人！