漆黑的夜晚,一名间谍悄然潜入日本警方某机构,盗走了记载着各国谍报机构重要数据的绝密文件的绝密数据。日本警方和FBI探员赤井秀一(池田秀一配音)旋即与间谍展开追逐。最后,逃亡者的车辆坠落悬崖。第二天,柯南(高山南配音)和伙伴们来到东都水族馆观光,结果发现一名受伤的美丽女子(天海佑希配音)。该女子处于失忆状态,身上的手机也破损无法使用。柯南等人答应要帮她恢复记忆,当他们七嘴八舌之际,藏在暗处的黑衣组织成员贝尔摩德(小山茉美配音)冷冷地注视着这一切。在相处过程中,女子非凡的身手和奇怪的言行举止让灰原哀(林原惠美配音)对其真实身份产生怀疑。
日本著名造船公司八代商船设计制造了旗下第一艘豪华邮轮爱芙罗黛谛号,为庆祝该邮轮的处女航,八代商船邀请各界名流参加,上到首相下到富豪悉数前来。铃木园子的父母也接到邀请,因行程安排铃木夫妇无法出席,园子于是邀请、毛利小五郎、小兰、柯南等一众好友同行。蓝天白云,美酒佳肴,众人无不陶醉于这美好的假期之中。
一年一度的七夕即将到来,东京、神奈、静冈、长野等地却接连发生六起连环杀人案,被害者身边皆留下麻将牌中的七筒和奇怪暗示。由于作案范围过大,各地警署探员纷纷聚到东京警署的专案组共同研究案情,毛利小五郎也被邀请参加,柯南则偷偷听取了会议的内容。会后,柯南无意中听到群马县警部山村操哼唱的童谣,继而发现有黑衣组织的成员混进警察中间。在一次围捕行动中,柯南遇到假扮人质的Vermouth,得知近期一连串的杀人案件与存有组织内部人员资料的记忆卡有关。与此同时,潜入警察内部的间谍偷偷盗取工藤新一和柯南的指纹,新一的身份眼看被拆穿,巨大的危险正向他和身边的人急速袭来……
东京、大阪、京都相继发生杀人事件,5名死者皆是被头戴面具的黑影人用武士刀和弓箭瞬间杀害。警方介入调查,发现死者都是出没于3地专门偷窃有名的佛像及美术品的偷盗集团“源氏萤”成员。该集团共有成员8名,以义经的家臣名字互相称呼,且都持有一本《义经记》,被害5人手中的《义经记》均被拿走。
在美国曼哈顿举行的艺术品拍卖会上,一度被认为毁于二战空袭的梵高亲笔临摹向日葵系列2号画作惊艳登场。财大气粗的铃木财团顾问的铃木次郎吉(富田耕生配音)一骑绝尘,以三亿美元天价将其收入囊中。在之后的记者招待会上,铃木宣布将联系分散在世界各地收藏家手中的向日葵画作集结在日本,举行一次梦幻展览。为此,他聘请毛利小五郎(小山力也配音)、展览企划负责人圭子•安德森(榊原良子配音)、画作鉴定师宫台夏美(荣仓奈奈配音)等七位专家组成“七武士”团队为展览保驾护航。谁知怪盗基德(山口胜平配音)从一开始便锁定该画作,他不仅大闹会场,还为了抢夺画作而险些炸毁运送专机。
一天毛利小五郎收到一张请帖,里面是谜样男子的委托,需要前往横滨的一个游乐场。小五郎和柯南一行人快乐地到达欢乐的游乐场,还带上了可以出入无阻代表VIP的手表,不料正中那名神秘男子的圈套。所有带上手表的人不得离开游乐场,否则便会发生爆炸。从现在开始到晚上十点,柯南和小五郎如果不能解开谜题,兰和少年侦探团也会随着游乐园粉身碎骨。然而更意想不到的是,那名男子居然直接称呼柯南为工藤新一。
铃木园子的叔叔次郎吉不甘心失败,决定再次向怪盗基德发出挑战。这位坏脾气的大叔斥巨资制造了巨型的飞船贝尔·雪利二世号,并以镶嵌有名贵宝石“天空的贵妇人”的戒指作赌注,邀请基德前来挑战,看他能否在东京到大阪的这6小时时间内完成这项困难的任务。柯南、小兰等人理所当然也接到邀请,甚至电视台的人也兴师动众前来。随着时间的流逝,双方的对决悄悄展开。另一方面,恐怖组织红色暹罗猫也登上了飞船。此前不久,红色暹罗猫袭击了国立东京微生物研究所,并盗走一种致命的病毒。
柯南、灰原及少年侦探队成员步美、光彦、元太随博士这日露营完毕,绕道参观西多摩市新建于富士山前的日本第一双塔摩天大楼,毛利小五郎恰也应双塔所有者、他的学妹常盘美绪之邀,携小兰、园子参加开幕典礼。美绪介绍下,他们认识以画富士山闻名的画师如月峰水、市议员大木岩松、双塔的设计者风间英彦(森谷帝二的弟子,第一弹《引爆摩天楼》中,森谷曾向新一挑战)、天才程序员原。期间灰原的举动异常。
堂本一辉是著名的钢琴演奏家,两年前突然宣布不再演奏钢琴转而攻向管风琴,更斥资建造了堂本音乐厅,准备在落成之日举行演奏会。然而在演奏会之前,堂本音乐学院的学生相继死去,先是爆炸案,后是单个被杀。
风和日丽的一天,铃木财团巨资营建的铃木塔举行了盛大的开幕典礼。柯南(高山南配音)和好朋友们自然受邀参观。谁知一名游客突然被远处建筑发射来的子弹狙击身亡,柯南锁定凶手果断展开追击,然而对方胆大非常,公然炸毁拦截他的警车,在重重包围中脱身而去。在此之后,FBI和日本警方组成联合调查总部,经朱蒂•斯泰琳(一城美由希配音)介绍得知,嫌疑人很可能是原美国海豹突击队狙击手蒂莫西·亨特。战功显赫的亨特曾经获得过银星勋章,但是后来被战友指控违反交战原则,射杀了手无寸铁的平民,此后他更在战场上遭遇影响毕生的创痛,人生也彻底跌入低谷。此番他以神秘狙击手的出现,显然是想想那些毁灭了他的人生的人们复仇。