柯南等人在壽司店用餐時，突然有一位女士沖進來聲稱店里有人偷了自己的手包，手包內有一張中了大獎的萬馬彩。據這位女士所說，犯人的袖口上會留有自己手指上的血跡，然而經過檢查，在座的客人們并沒有人袖口上沾到血跡。此時，毛利小五郎想到自己之前撿到一張中了大獎的萬馬彩，并且中獎金額和這名女士丟失的相同，心中感到十分不安。

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。

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？

在幫純子小姐調查入室偷竊的時候小五郎和柯南遇到了一起命案，死者是純子小姐的鄰居北上先生，初步判斷為酗酒墜樓，但在高木警官調查附近鄰居時柯南看出了端倪。所調查的房間里柯南看到了幾處線索，這些都可以說明北上并非意外墜亡，但是柯南還是沒有找到關鍵的證據，小五郎在電梯里整理儀容時柯南突然明白了什么。

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？