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。

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。

小五郎受東山先生之邀來到獵戶座企劃公司，沒想到在這里打電話聯系東山先生的時候，竟然看到窗外有人墜樓而亡，警方立刻介入調查，死者名叫高幡，同是這家公司的職員，而當時在公司的只有東山和另一名職員砂川七惠，但東山卻有充分的不在場證明。之后，隨警方來到高幡辦公室的柯南在這里發現了一些關鍵線索，即使案件多么錯綜復雜但真相只有一個！

在鈴木財團的支持下龍馬展的保全措施做的非常好，而柯南在廁所思考之前遺失的龍馬遺物的時候基德忽然出現！柯南追著基德來到展館內部的時候發現園子的袖子上粘到了奇怪奇怪的東西，而柯南也發現了基德所謂下雨的真實含義。基德按照約定來到了展館內而樽見利用假的被盜信息來出售贗品的事實也最終曝光。

對時鐘狂熱的保科琉璍子在自己的身日宴會上被刺身亡。在調查來賓是古垣透露出犯人肯能是個胖子的證詞，而在調查了所有客人后并沒有發現符合猜想的嫌疑人。在聽到大時鐘的零點報時后柯南發現了犯人利用報時的大時鐘的殺人手法和兇手的身份。兇手最終承認了因為為好友報仇而殺人的事實。