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？

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。

小五郎和他的大學同學在弁慶溫泉旅館舉辦柔道社同學會，參見的人都是小五郎的死黨，大家一時興起決定在煙火大會開始前打桌球消磨時間，只有由美一人回房休息，煙火大會開始前朋友們考慮到由美的脾氣，便沒去打攪她休息，結束后，大家一起去由美的房間，發現的卻是由美舉槍自盡的尸體，經過檢查發現由美死于下午三點左右，也就是大家一起打桌球的時候。

小蘭和園子去東都銀行取錢的時候，碰上了搶銀行的歹徒，他用槍威脅銀行職員谷口將現金裝入背包，趁歹徒放松警惕，蘇醒過來的銀行職員前島正要從背后攻擊的時候，電話鈴聲突然想起，前島被射傷，此時，銀行一片惶恐，谷口沖上去撲倒歹徒將他擊斃。當警察趕到時，柯南注意到了電話鈴聲，他認為此事并非單純的搶劫案，而是另有內幕。

柯南、小蘭和小五郎散步的時候，聽到附近大樓傳出女聲的尖叫，聞聲趕到的柯南等人發現不動產社長井本被殺，經過排查，犯人鎖定在了曾經賣漁具的寺沢、來借錢的土橋和協商離婚的妻子貴子三人身上，柯南發現了兇手的法案手法后，利用簡單的道具，提醒小五郎，最終犯人難逃法網。