米花博物館將要舉辦珠寶展，園子家的「黑暗星辰」也要參展，可在此之前，園子家收到了一封來自怪盜基德的盜取通知信，柯南解開通知信的暗號后來到杯戶市立飯店屋頂，基德在月色中憑空到來，將警方內部搞的一團糟后，順利逃跑，并留下通知信說他定會盜走「黑暗星辰」。宴會當天，園子的母親給上船的每個人都發了一顆黑珍珠，混淆視聽，可基德手法更高一籌，他偽裝成了鈴木會長登上船只。

小五郎作為顧問加入了洋子拍戲的劇組，拍攝結束后，小蘭找男主角那智簽名時卻看到了他被攝影師安西威脅場景。晚上大家其樂融融的回旅館聚餐，期間妙子曾回家取東西，她的未婚夫島崎外出賣煙，回到旅館后的妙子看到外出的安西神情充滿恐懼。小蘭和洋子外出買東西的路上，發現了死在神社的安西，柯南再次展現推理頭腦，找出真兇。

毛利蘭受母親委托，與工藤新一一起到某間酒店，調查毛利小五郎是否在外面真的很花心愛玩。而就在此時，酒店突然開始舉辦游戲，內容是20名酒店小姐排排站，由兩名客人每次各指定1-3名的小姐。先選到排在第20個的酒店小姐，同時也是該酒店第一紅牌的久美，就可以得到久美的熱吻當作獎賞。而這次參加這個游戲的是小五郎跟數學家峰正人，游戲進行得非常熱烈，可是萬萬想不到最後竟然會鬧出人命...

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？

就在警察要強行帶走小五郎時，柯南在機械室和浜田的尸體上發現的有力證據幫他洗清了嫌疑，而目前最有可能殺人的就是上原，當大家要暗中逮捕上原時，木下出面說自己去勸他自首，五分鐘后，屋內響起槍聲，上原射傷木下逃跑。柯南重新回到竜神號調查并和鈴一起進入海軍山洞，卻在這里發現上原的尸體……