夜晚園子心血來潮帶著小蘭和柯南來公園里觀賞銀河，不料卻在花壇里發現了一起行兇案。園子透過望遠鏡看到了一雙女子的手，她手上的戒指正在被兇手摘下，園子過于震驚沒有看到兇手的長相。之后園子大概確定了行兇案的方向，帶著小蘭和柯南組成女高中生偵探團去破解這樁行兇案。

日暮警官有事求助于小五郎，最近一件殺人案讓他非常苦惱。舞濱龍二是文學家靈岸雄高的外甥，靈岸先生在家被人謀殺，根據目擊者的證詞，警方鎖定犯罪嫌疑人就是舞濱龍二。但就在離起訴期只剩兩天的時候，舞濱龍二突然推翻之前的證詞，說靈岸先生被害那晚他正在自家附近實施入室搶劫，受害者的證詞也證明了這點。靈岸家與舞濱家距離有一個多小時的車程，舞濱龍二到底是怎么錯過時間差實施殺人犯罪的，這讓日暮警官百思不得其解。

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？

一直被大家遺忘在家中的狗引起了柯南與平次的注意，二人很快就洞察了這一系列殺人事件的作案手段。平次委托村長告訴眾人他已經得知了鵺的真面目，并在庭院內為眾人重新演示了一遍案發當日的情形。在二人的推理下真相終于浮出水面，兇手成功被警方抓獲。當案件塵埃落定后，平次終于鼓起勇氣準備向和葉告白……

柯南確信被警察盯上的千野并不是真正的犯人，而尸體的第一發現者福田先生和催促番藤與天城協商的江崎小姐都有殺人的機會，但在調查中柯南并沒有得到這方面的線索。案件的條理逐漸明確，犯人殺死天城和番藤的目的是為了陷害千野，想起千野偶爾擔任推理小說新人獎的審查后另一條線索出現了。