為了讓扭傷腳的柯南療養腳傷，大伙兒一起來到城崎溫泉，然而，小蘭卻突然失蹤，柯南從光彥他們所拍的照片上看到小蘭和一個小女孩在一起，同時照片上還出現了一個行蹤可疑的男人。這時，柯南他們遇到了服部，他受人委托前來找一個叫陽菜的女孩，而她正是和小蘭在一起的那個孩子。據陽菜的父親周平所說，在陽菜失蹤的同時他美術館里的展品彩虹之子也不翼而飛。就在大家四處進行尋找時，陽菜和小蘭遇到了危險。

在咖啡廳進行調查的時候，柯南提醒警方和小五郎，他們曾見到的久瀨或許并不是她本人，這時，莊堂提議帶他們去久瀨買洋裝的服裝店，并證實了久瀨一個人來買衣服的事實，加之在咖啡廳打碎的杯子上檢測到久瀨的指紋，這些無疑都成了莊堂無法犯案的證明，然而，不論計劃多么嚴密，都無法瞞過柯南的眼睛，他將喋喋不休的小五郎麻醉并躲在柜臺后面道出了真相。

柯南從一開始知道兇手是誰，為了證實自己的想法他又進行了確認，沒錯，這個人就是浦井星江！雖然知道了兇手的真面目但是她到底使用了什么手法，因為案發時她正在為小蘭看手相，根本沒機會在浦井社長杯子里下毒，就在他專心思考案情時，千葉和佐藤的談話給了他啟發，同時小五郎亂丟的煙頭也指向了關鍵的線索，于是，他麻醉小五郎說出真相。案件結束后，落寞的小蘭看著別人的甜蜜不禁流下眼淚，今年的白色情人節能收到新一的回禮嗎？

在警方對三名嫌疑人進行偵訊時，他們三人反而相互指責并揭露對方的犯案動機，這時，有人在更衣室內發現了一個空瓶子，另外在湖面上還有漂浮的火柴棒，為了弄清真相，警方又找來工作人員進行對峙，然而，他們卻表示并未發現異樣，期間，女主演深汐的一句話點醒了柯南，在他的引導下，大家得知一整夜都呆在溫泉里的人并不是兇手而是死者本人，那么，兇手到底是誰？在他的身上又有怎樣的關鍵性證據？

小五郎帶柯南和小蘭去露天浴場泡溫泉的時候，聽到了咔嚓咔嚓的石頭滑落聲，當他們尋聲趕到后，發現不動產社長梅津英章已經沒了呼吸，這起看似意外的事件其實是樁蓄意殺人案，警察對在場的嫌疑人即死者的女兒麻麗、泰子、秘書八木橋以及浴場老板進行偵訊，期間，一條擰干的毛巾從麻麗的包包中掉了出來，小五郎認為這是她為了不留指紋而使用手法，就在他準備揭穿所謂的兇手時，知道真相的柯南將他麻醉揪出了真正的兇手！