委托人為表示感謝，招待小五郎三人溫泉旅行，他們在搭乘湯之山縣的列車上，遇到了兩名爭吵的醫生佐藤、伊達，期間伊達曾生氣離開。換乘休息的途中，警察在與湯之山線列車路線基本相同的花之街線列車上發現尸體，柯南洞察到伊達神情怪異有犯罪嫌疑，可他是怎么樣在兩趟不一樣的列車上游走殺人的？

米花博物館將要舉辦珠寶展，園子家的「黑暗星辰」也要參展，可在此之前，園子家收到了一封來自怪盜基德的盜取通知信，柯南解開通知信的暗號后來到杯戶市立飯店屋頂，基德在月色中憑空到來，將警方內部搞的一團糟后，順利逃跑，并留下通知信說他定會盜走「黑暗星辰」。宴會當天，園子的母親給上船的每個人都發了一顆黑珍珠，混淆視聽，可基德手法更高一籌，他偽裝成了鈴木會長登上船只。

看到防盜鎖上膠帶的痕跡，又通過試驗證實自己的推測，柯南輕松破解密室難題。在調查過程中，柯南在銅像附近找到了自己掉落的鋼筆，他注意到酒店下的風，詢問得知這叫「公主風」，將「公主風」和其他七位旅客的房間位置結合，柯南斷定兇手就是那個人，這時，小蘭急匆匆跑來說找到可以洗清前田嫌疑的證據，柯南利用小五郎展開了一場精彩的推理和實驗。

小蘭、園子和柯南三人滑雪時，意外的碰到小蘭的小學老師米原等人，并在他們的邀請下住進了滑雪別墅里，當晚，園子和米原被人襲擊，之后還發現了遲到的杉山被人勒死的尸體，他們三個人手上分別寫著「美」「奈」「子」三個字，看到這些字下田回到自己房間躲起來，柯南和阿笠博士聯系后得知三年前杯戶小學發生過自殺案件，當時自殺的學生就叫望月美奈子。

小川醫生這兩年來不斷收到未署名的錢和玩具，實在是不知道來歷，于是前往毛利偵探事務所求助。在柯南的提示下小五郎推理出玩具其實是中古品，而小蘭也因此開始懷疑起柯南的身份。在前往小川醫生工作的醫院調查過程中看到柯南翻閱病例的小蘭對柯南的懷疑也進一步加深。最終柯南在千鈞一發之際成功解救了小川醫生的孩子。而柯南也成功化解了小蘭的懷疑。