仏像や古美術専門の盗賊団“源氏蛍”のメンバーが次々に殺害されるという事件が発生。同じ頃、コナンは山能寺の僧侶・竜円からの依頼で、8年前に盗まれた秘仏捜索のため、小五郎や蘭らと共に京都を訪れていた。仏像を盗んだ犯人が源氏蛍だと直感したコナンは、西の高校生探偵・服部平次と協力して調査を開始。犯人による調査の妨害や、更なる殺人事件が起こる中、遂に5日前に寺に届けられていた仏像の在処を示す絵の謎を解く鍵が、古くから伝わる手毬唄に歌われた京都の通りの名にあることに気づき、今は廃寺になっている鞍馬山の玉龍寺に仏像が隠されていること、犯人は山能寺の檀家で、源氏蛍のメンバーの西条大河であったことを突き止める。