毛利小五郎帶小蘭和柯南到傳說有天狗出沒的山里玩，路遇鄉土學者下村昌三。天色已晚，小五郎他們只好在民宿住上一晚。第二天，在小蘭的提議下，大家去附近的洞窟景點參觀，卻意外撞到鎮長帶著天狗的面具，在洞窟懸崖上的祠堂上吊自殺。鎮長為何要扮成天狗？他自殺的動機又是什么？

鈴木集團舉辦的熱氣球大賽引來了很多參賽選手，冠軍獎金高達1000萬日元，蟬聯兩屆冠軍的水口先生今年帶著太太一起參加了比賽，賽前他和奧田先生發生了爭執。比賽中，奧田先生撞上了水口先生的熱氣球，在墜落過程中水口太太墜落身亡，發生的這一切看似只是一場事故，但柯南卻從熱氣球的殘骸中看出了端倪。

柯南確信被警察盯上的千野并不是真正的犯人，而尸體的第一發現者福田先生和催促番藤與天城協商的江崎小姐都有殺人的機會，但在調查中柯南并沒有得到這方面的線索。案件的條理逐漸明確，犯人殺死天城和番藤的目的是為了陷害千野，想起千野偶爾擔任推理小說新人獎的審查后另一條線索出現了。

小蘭和園子聊著幼稚園時的往事，新一當時所做出的櫻花名牌推理，正是他的第一次推理，而在小蘭不知道的情況下新一一直在背后默默地守護著她。櫻花班班主任江舟論介看小蘭的眼神讓新一非常在意，他認為這個老師是故意想要和小蘭親近，他所作出的解釋看似合理，但新一依舊無法放松警惕，新一的父親工藤優作得知后也展開了調查。

建太去撿球時透過窗戶發現了一個人身受重傷靠在沙發上，待大家發現后檢查傷者已經死亡。柯南不認為這是起意外事件，因為客廳里還躺著另外一名死者。經警察調查后得知受傷死者是房地產老板河合信藏，躺在地上的死者是河合以前的員工名叫柴田健介。柴田因挪用公款被河合開除，警察推測這可能是柴田的殺人動機。事件發生時河合的妻子優子正在家中二樓睡覺，沒有聽到樓下的打斗聲，這件事讓柯南起了疑心。