传说用耶稣在最后的晚餐中用到的圣杯喝水,便能长生不老。在一次掘金活动中,记载圣杯的碑石被发现,圣杯存在的可能吸引着大批的疯狂的人展开寻找。印第安纳琼斯博士也是他们中的一员,甚至连他的父亲老琼斯也陷入其中——但他给琼斯留下圣杯的笔记后便不知所踪。
踏上威尼斯的土地,琼斯和事先约好的史奈达博士会面,他们在图书馆里凭线索找到圣盾后,却开始遭到莫名的来自十字剑兄弟的追杀。
一番波折后,琼斯终于找到了老琼斯,同时,史奈达的纳粹身份暴露,笔记被抢走。圣杯随时都有可能落入纳粹的手中。
于是,琼斯父子俩开始联袂上演拯救圣杯的精彩大戏!。昭和30年,作家横沟正史正在构思一部以童谣为引子的侦探小说,适逢金田一耕助前往小村庄休假,横沟便拜托他顺便收集一些儿歌回来。金田一一踏进村子便听到手毬歌以及年轻人清池歌名雄的歌声,大家正在为红歌星大空由加利——原名别所千惠——的衣锦还乡作准备。爱嚼舌头的村长告诉金田一大空由加利是20年前的嫌疑杀人犯诈欺师恩田与别所的私生女,根据源次郎之妻青池有香的口供,20年前,龟汤旅馆的老板青池源次郎神秘被杀是因为对恩田的诈欺产生了怀疑,现今恩田仍旧下落不明。
不久,村长被杀。继而先后与歌名雄有过婚约的文子、泰子亦遭到杀害,她们全是恩田的私生女,一切都跟许久以前的手毬歌有关。而目前所听到的手毬歌少了最后一段,金田一判断还有最后一个受害者,而同是私生女的别所千惠最为危险。当得知源次郎当年是名噪一时的无声电影配音员时,金田一开始怀疑当年的案件,死去的人真的是源次郎吗?此时又有一个女子被害了,不过不是别所千惠……。