柯南和步美他們一起玩捉迷藏的游戲，步美躲在一輛車的后車廂中，沒想到竟然睡著。元太一直都找不到步美，最后柯南終于用無線電和她聯絡上了步美，但步美卻在車的后備箱中發現了一個人頭！剛好此時有件連續綁架少女殺人事件，柯南懷疑那輛車的兩個男人就是那個事件的歹徒。為了救出步美柯南通過步美的描述利用滑板開始追蹤步美。最終柯南成功追上了步美但所謂的連續殺人犯卻是誤會一場。

大家一起去滑雪的時候，小五郎弄丟了別墅的鑰匙，三人正愁沒地兒住的時候，醫科大學的大山教授認出小五郎并邀請他們去自己的別墅，并正巧碰上了大山教授學子們的聚會，期間，中原驅車下山買下酒菜，趁這個機會大家也都各自活動，可中原回來后，卻發現大山教授被殺，柯南在現場根據教授留下的線索找到兇手。

這時，二樓傳來老師們的慘叫，柯南和小蘭跑上去發現下田被人勒死，柯南立即開始找兇器，但并未找到，唯一能確定的是，兇手就在中村、米原和坂井之間，接下來的搜尋中，柯南在下田脖子上發現了頭發，兇手就是那個人！可是該通過誰之口揭穿兇手呢，園子昏睡不了解案情，正值苦惱之時，他想到以工藤的的身份讓小蘭用便攜電話說出真相，而小蘭卻在得知真相后痛哭不已。

這天小五郎帶著小蘭和柯南到外面吃完飯時巧遇大學時代的同學大村。因為有事商量他們一同到了大村的公寓。在屋里喝茶說話時，窗戶玻璃突然碎了而在樓下的馬路上突然有個男人倒地身亡。在警方調查下發現死者生田是在和同學聚會的途中出去后死亡的。而在勘察了現場之后柯南發現了犯人使尸體自動摔下的手法并以小五郎的聲音揭露了犯人的犯罪手法。犯人最終承認了罪行并坦白了自己殺人的原因。

委托人為表示感謝，招待小五郎三人溫泉旅行，他們在搭乘湯之山縣的列車上，遇到了兩名爭吵的醫生佐藤、伊達，期間伊達曾生氣離開。換乘休息的途中，警察在與湯之山線列車路線基本相同的花之街線列車上發現尸體，柯南洞察到伊達神情怪異有犯罪嫌疑，可他是怎么樣在兩趟不一樣的列車上游走殺人的？