在幫純子小姐調查入室偷竊的時候小五郎和柯南遇到了一起命案，死者是純子小姐的鄰居北上先生，初步判斷為酗酒墜樓，但在高木警官調查附近鄰居時柯南看出了端倪。所調查的房間里柯南看到了幾處線索，這些都可以說明北上并非意外墜亡，但是柯南還是沒有找到關鍵的證據，小五郎在電梯里整理儀容時柯南突然明白了什么。

千葉警官在警局四處詢問有關“不明飛行物”的線索，卻毫無所獲，這天他回到家，收到了聲稱是自己宇宙第一大粉絲的人寄來的神秘郵件。在另一邊，名為和田陽奈的女高中生來到毛利事務所，委托小五郎調查杯戶公園“UFO”一事。杯戶公園隔壁的杯戶高中發生殺人案件，這兩者是否有聯系？

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。

和柯南推測的一樣，17年前殺害羽田浩司的兇手就是那個從現場消失的名叫淺香的保鏢，其真實身份是黑暗組織的二把手朗姆，除了這些從羽田的死亡訊息中得到的線索外柯南一籌莫展。就在柯南思索的時候聽到了電視臺打給毛利小五郎的電話，號稱靈魂偵探的堀田打算破解羽田浩司的案件，但當柯南和小五郎趕到指定賓館時又一起兇殺案發生了。

小五郎讓柯南和小蘭陪他一起去位于大分的別府溫泉旅行，說到別府溫泉最有名的莫過于地獄巡游之旅，就在小蘭和柯南興致勃勃討論的時候小五郎卻在一旁默不作聲。在柯南和小蘭的逼問下小五郎才說出了實情，這次的旅行目的是尋找仲代電氣社長的女兒麻奈美，柯南根據照片找到了麻奈美所住的旅館，但這僅僅只是開始。