阿笠博士帶少年偵探團來到一家位于箱根的溫泉旅館，那里正好在進行《血殷殺手》系列最新作品的拍攝，因此，大家結識了劇作家鐵山巖治、女主角名取深汐、經紀人丹沢純作以及男主角寺堂云平。次日，元太他們一起去湖上露天溫泉的時候，卻在女湯發現了鐵山巖治的尸體，從現場來看兇手應該是在發案之后趁機混入了騷動之中，調查之后，警方將嫌疑鎖定在深汐、丹沢、寺堂三人中。

受小林老師之托的少年偵探團在視聽教室找防范犯罪錄音帶，這時，千葉警官突然出現，雖然他嘴上說是為了懷念母校，但實際目的卻是為了找13年前一個女孩子留給他的情書回復，詢問過詳細情況后，大家幫他一起在眾多錄影帶中找女孩留下的信息，最終，柯南找到了女孩的回復，得知對方也喜歡自己的千葉，準備在今晚的同學會向這名女生表白，曾經錯過這段感情的千葉警官能找到自己的幸福嗎？

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

小五郎為錄制日賣電視臺的旅游節目來到了宮島，然而在拍攝期間，制作單位的工作人員卻接二連三發生奇怪的事件，柯南發現這些案件的發生與宮島七大不可思議傳說相對應。途中，大家結識了紅葉饅頭店彌山屋的彌生小姐，并且得知四處調查工作人員的神秘男子似乎就是她的哥哥紳六，紳六在尋找兩年前跌落懸崖死亡的雙親后就突然消失，難道這件事與日賣工作人員有什么關聯？

根據巖石上的暗號以及死者潛水表上刻意抹去的字，步美、光彥和元太三人展開了討論，雖然沒有揭示出這些信息的含義但柯南和沖矢昴卻從他們那里得到了啟示，就在與死者一起潛水的三個同伴吵鬧著要離開一角巖時，警察卻在柯南的提醒下找到了殺人犯，沒想到兇手竟然以步美為人質想要逃脫抓捕，所幸沖矢昴出手相救，然而這個成為大家英雄的人卻總給灰原一種無形的壓迫感。