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。

就在萬由美好不容易找到自己的身份的時候卻突然逃走了，而她遺失的紙條上寫著“要知道真相就一個人來”的信息！而就在柯南追過來之后發現險遭毒手的萬由美。在眾人調查神社時得知萬由美之前曾來過這里。晚上萬由美又再次的險遭綁架，但凡人卻留下了一份借條，借此柯南推斷出了犯人的身份，而所謂的好友的身份也最終暴露出來。

小五郎應“草莓雙人組”中藤森朝子之邀前來參加她的慶生會，沒想到開門的朝子小姐竟然一臉驚恐滿身是血的出現在小五郎面前，她說有人突然闖入屋內向她發動襲擊，進屋后，柯南發現了一具頭戴僵尸面罩的的尸體，而這個人正是朝子小姐的搭檔今岡次郎，警方把這起案件初步斷定為正當防衛，但柯南卻察覺到這是一起蓄意謀殺案！

少年偵探團與白鳥警官在電影院偶遇，期間，他回想起了自己想要成為警官的理由，這時，一名叫笠倉那海的小姐與大家相識，并且她與白鳥警官曾經相識過女孩一樣，會用吸管包裝紙做成的花帶裝飾樂杯，難道她就是白鳥回憶中的少女？在聽說那海被跟蹤狂騷擾之后 ，大家一起前往她現居住的公寓 卻在發現她的男友橫尸家中，這是跟蹤狂犯下的命案嗎？還是這根本就是那海的自導自演？

從昏迷中醒來的陽菜趁父母爭吵之際悄悄溜出醫院，按照歹徒的指示去拿彩虹之子，而這一切都在柯南的預計范圍內，他讓服部暗中進行追蹤，期間，小蘭用她撿到的步美的徽章聯系上了少年偵探團并暗示她所在的地點，雖然歹徒發現了服部等人，但柯南還是找到了陽菜和歹徒要去的地方，見勢不妙想要逃跑的歹徒被得到救援的小蘭一招制服，然而，幕后的指使者卻另有其人。