小五郎三人陰錯陽差的搭上了簱本家的豪華游輪，并遇到新婚夫婦夏江和小武，這時，簱本當家豪藏找孫女婿小武談話，他識破了小武是自己害死的對頭財誠勇夫的兒子。當大家都在餐廳用餐時，突然傳來管家鈴木的慘叫，豪藏遇害，大家把矛頭指向小武并將他關進倉庫，可是到了晚上，柯南又在夾板上發現了長孫女秋江丈夫的尸體，被禁足的小武也不見了蹤影。

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？

小川醫生這兩年來不斷收到未署名的錢和玩具，實在是不知道來歷，于是前往毛利偵探事務所求助。在柯南的提示下小五郎推理出玩具其實是中古品，而小蘭也因此開始懷疑起柯南的身份。在前往小川醫生工作的醫院調查過程中看到柯南翻閱病例的小蘭對柯南的懷疑也進一步加深。最終柯南在千鈞一發之際成功解救了小川醫生的孩子。而柯南也成功化解了小蘭的懷疑。

小五郎帶柯南和小蘭為四井集團董事長千金麗花慶生，宴會結束后，大家的車都遭到不明人士的破壞，麗花決定住在別墅，一班追求者也表示留下來陪她。當晚，麗花莫名失蹤，大家在尋找麗花時，二階堂被溺死在噴泉旁邊，之后，小蘭也遭到同樣手法的襲擊，被柯南所救，兇手利用空調致使停電，因此可以確定犯人就是別墅里的人，這時，麗花浸在水里的尸體被發現。

清潔公司的董事藤井被樓上掉下的重物砸死，警察在尸體旁邊發現了一個沒有指紋的口風琴，柯南認為這并不是簡單的意外事件而是謀殺，警察去清潔公司社長中山的辦公室進行調查時，這里的監視器引起了柯南的興趣，在對監視器進行了簡單的操作后和攝影內容簡單回查后，兇手浮出水面。