小五郎應“草莓雙人組”中藤森朝子之邀前來參加她的慶生會，沒想到開門的朝子小姐竟然一臉驚恐滿身是血的出現在小五郎面前，她說有人突然闖入屋內向她發動襲擊，進屋后，柯南發現了一具頭戴僵尸面罩的的尸體，而這個人正是朝子小姐的搭檔今岡次郎，警方把這起案件初步斷定為正當防衛，但柯南卻察覺到這是一起蓄意謀殺案！

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。

小五郎，柯南和小蘭三人在前往泡溫泉的路上遇到了一起交通意外，其中駕駛紅色車子的速水當場死亡，另一位車主車谷整司則身受重傷，據當地交警說發生車禍的原因可能是因為沖撞路線現象，但柯南卻并不認為這是單純的交通事故，因為他之前曾在便利店見過這兩輛車子，當時明明是開往不同的方向為什么會如此巧合的發生相撞，調查之后，事情果然如他料想一般，這是一起有預謀的殺人案。

小五郎和警察立刻對與死者有關的人士展開偵訊，雖然三個嫌疑犯都很有犯案的動機，可是卻苦于找不到證據而且殺人手法也難以破解，當晚，柯南發現了小五郎早早就準備好放在枕頭底下的禮物，并且還從他的夢話得到了啟示。為了給小五郎在這個特殊的日子提供表現的機會，柯南暗中提醒，所幸小五郎一點就通知道了兇及其犯案的手法。案件結束后，小五郎深情款款拿出禮物，可是這個迷糊的偵探卻記錯了日子。

柯南并沒有從步美找到的照片中發現重要的線索，便將破案的關鍵再次鎖定日記，仔細反復查看之后，柯南發現了其中的端倪，于是，他再次來到琴房確認自己的發現，沒想到步美等人放在門口的背包不翼而飛，而且大家還注意到了鋼琴旁邊凳子的變化，一切如柯南所料，他讓步美、元太和光彥等人高唱歡快的歌曲，果然將躲在黑暗中悄悄觀察他們的人揪了出來。