为了让扭伤脚的柯南疗养脚伤，大伙儿一起来到城崎温泉，然而，小兰却突然失踪，柯南从光彦他们所拍的照片上看到小兰和一个小女孩在一起，同时照片上还出现了一个行踪可疑的男人。这时，柯南他们遇到了服部，他受人委托前来找一个叫阳菜的女孩，而她正是和小兰在一起的那个孩子。据阳菜的父亲周平所说，在阳菜失踪的同时他美术馆里的展品彩虹之子也不翼而飞。就在大家四处进行寻找时，阳菜和小兰遇到了危险。