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。

小五郎曾抓捕過的殺人犯富樫文孝，在假釋的第二天再次因為殺人被抓進了警局，小五郎深信決定重現做人的他不會再做出這種殺人的事情，便在偵訊室里勸導他說出真相，可是富樫卻一直保持沉默。另一方面，柯南和高木警官再次來到案發現場進行調查，根據目擊者的證詞以及附近便利店的監視影像，柯南發現事情的真相并非那么簡單，因為案發現場除了富樫還有另外一個人。

柯南、小蘭和小五郎在百貨公司吃飯的時候，結識了樂隊吉他手中村悠介，之后，小蘭和他一起去地下室拿取CD，沒想到竟然在休息室看到了主唱渡邊友紀子的尸體，警方立刻展開調查并且對樂隊其他人進行偵訊，每個人都有殺人的動機和嫌疑，就在他們互相指責懷疑之時，柯南在八樓發現了關鍵性的線索，兇手果然就是那個人！

這天小五郎帶著柯南和小南外吃吃飯，回家的途中遇到故意向須坂和中北的汽車，柯南用自己的充氣足球阻止了再次撞向兩人的汽車。作為答謝片寄邀請小五郎一行來到家里，而小五郎他們在門口碰到了發生口角的野笛和荻人。柯南和中北一起在院子里玩耍時發現倒地身亡的片寄爺爺！而在調查過程中須坂拿出了老爺讓保管的鑰匙，而盒子里留下的卻是一封暗號信。

阿笠博士和少年偵探團在河灘看螢火蟲的時候，垂水打電話給運來螢火蟲的中嶺，不想電話的另一邊卻傳來痛苦的呻吟聲，于是大伙兒匆忙驅車趕往事發地點，到達時中嶺已經在自己的車子里停止了呼吸，在他的旁邊還有一瓶有毒的飲料，有四人具有犯案嫌疑小和田道武以及他的女兒小葵、垂水和達馬，就在鳴龍梳理案情時，柯南注意到了元太從垂水車上拿的手電筒，這正是破案的關鍵！