園子の計らいで豪華客船「アフロディーテ号」の処女航海に招待されたコナン達は、大いにクルーズを楽しんでいた。ひょんなことから、船内でかくれんぼをすることになった一行だが、かくれんぼの最中に園子が何者かによって拉致・監禁されてしまう。幸いにも園子はコナンの推理によって無事に助け出されたが、今度は八代造船の社長・八代貴江が何者かに刺殺され、会長の八代延太郎も行方不明になってしまう。目暮警部らが到着して捜査が始まるが、容疑者は乗員乗客を合わせて総勢600名に上り、捜査の難航は必至だった。
一方、佐藤刑事らは八代英人の事故死に不審を抱き、再捜査をしていた。彼女はシートベルトの金具に残っている不審な痕跡に注目する。
捜査を続けるコナンたちは、延太郎がマリーナのハッチから海に突き落とされた可能性が高いことを突き止める。それからほどなくして、海上保安庁によって海に漂う延太郎の遺体が発見された。一方で、小五郎はコナンとも警察とも別に独自の捜査を展開していた。事件の真相をつかんだコナンは、ウェルカムパーティーの席で阿笠博士の声を借りて推理ショーを展開し、アリバイトリックを崩して日下ひろなりが犯人である証拠を提示する。だが日下は、機関室に仕掛けておいた爆弾を爆発させたため、その混乱に乗じて逃走を図る。コナンと少年探偵団の追跡により無事に日下は逮捕された。その後、「おーい!!大丈夫かー?おーい!!」と高木刑事の声によって目暮たちがやってきた。「駄目じゃないか君たち!!相手は殺人事件の容疑者なんだぞ!!もし、物事があったらどうするんだ!!」と目暮に叱られると、「ごめんなさい…」とコナンたちは謝る。しかし、アフロディーテ号では次々と爆発が起こった。「一体何が爆発したんだ!?」と目暮が言う。そこで捜査員が調べた結果は船腹に穴が開いたとされる。船は沈没の危機にさらされ、蘭が船に取り残されてしまった。さらに、事件は解決しているかと思われたが、その裏にはもう1人の犯人による更なる陰謀が隠されていた。アフロディーテ号に残って小五郎はもう1人の犯人である秋吉美波子と対峙し、コナンも秋吉が犯人である事に気付き船に向かう。
このシーンで印象的な場面は、最後の
毛利小五郎と犯人の取っ組み合いですね！！、
