鈴木集團舉辦的熱氣球大賽引來了很多參賽選手，冠軍獎金高達1000萬日元，蟬聯兩屆冠軍的水口先生今年帶著太太一起參加了比賽，賽前他和奧田先生發生了爭執。比賽中，奧田先生撞上了水口先生的熱氣球，在墜落過程中水口太太墜落身亡，發生的這一切看似只是一場事故，但柯南卻從熱氣球的殘骸中看出了端倪。

7年前杯戶街上發生了一起搶劫殺人案，案件當時只有一個目擊證人，那就是5歲的小女孩友里未央奈。7年后小五郎帶著蘭和柯南一起來到鳩笛莊度假，友里未央奈正是鳩笛莊女主人的女兒。來度假的客人井出正也無意間談起了7年前很熱門的特攝劇彗星假面超人比恩，這讓友里未央奈陷入了恐慌之中，因為當年那起搶劫殺人案的犯人戴的就是假面超人比恩的面具。

通過與世良的接觸，柯南回憶起與世良初次相遇的情形。十年前，秀一從美國回到日本，與家人一起在海灘游玩，恰好偶遇了年幼的新一和小蘭。沉迷偵探游戲的新一引起了秀一的興趣，正當二人交談甚歡時，突然有一輛車從沿海公路上沖破護欄墜入深海。秀一馬上潛入海中實施救援，卻發現駕駛員已當場死亡。根據秀一的推斷，案發前車上應該還有死者的同伴，而死者的身份也是疑點重重……

毛利小五郎受久須美工械廠社長的委托，調查工廠零部件被偷的案件，為了不引起職員的警惕，柯南和小蘭也一同隨行假裝參觀。在對職員們暗中調查后，行為怪異的谷崎成為毛利小五郎的懷疑對象，三人計劃在倉庫抓住罪犯的現行，不料卻發現谷崎死在了反鎖的房間里。正當案件一籌莫展時，谷崎生前研究的老鼠機器人引起了柯南的注意。

柯南跟著步美等人調查他們目擊犯人的樓層，圣誕節的百貨商場人流量非常多，他們三人在目擊犯人時都沒有看到犯人的臉，綜合他們當時所遇到的場景柯南有了線索。步美等人的證詞都沒有錯誤，出現不一致的原因是外觀印象會受到周圍環境的影響，而綜合這些證詞后符合條件的人只有一個。