在趕來支援的FBI的幫助下，柯南他們將獨自駕駛摩托的水無包圍，然而，馬路上卻出現了一個撿球的小男孩，為不傷害小孩，水無出車禍受傷。另一邊，今恩在水無換下的衣物里發現了粘在鞋底的發信器和竊聽器，便臨時決定變更目標向米花鎮駛去，柯南察覺到他們的行動，意識到小五郎性命堪憂，也匆匆趕往米花鎮，而此時黑衣組織已經瞄準了小五郎……

公演不能終止，可是主演蓮華卻還是沒有下落，情況緊急，小蘭自告奮勇決定暫時擔任輝夜姬一角。于是，少年偵探隊出動，他們和玉之助一起幫忙找人，期間還遇到為給歹徒送錢而被打昏的片岡秘書大貫，面對人財兩空的狀況，柯南能否找到蓮華？《竹取物語》又能否完美謝幕？

小五郎和柯南一起推斷這三個字的含義卻毫無頭緒，水無一句無意的話提醒了柯南，于是他打電話給警局確認，不想事情真如他想的一樣，原來這是高木警官在這里執行任務無聊時寫的，接下來就是門鈴之謎，翌日門鈴再次響起，不過這個按門鈴的人卻被柯南抓個正著，沒想到居然是……本以為一切都結束了，柯南卻從無意中粘在水無鞋上的竊聽器得知，她居然是黑衣組織的人。

沒過一會兒，柯南就收到了園子被人搶走的手機傳來的簡訊，雖然還不知道傳簡訊人的意圖，但柯南卻察覺到事有蹊蹺，他立刻打電話給小蘭讓她注意安全。與此同時，他還解開了博士留下的暗號，根據這個暗號的設計原理，他突然想起了死者見山所留下來數字的含義，然而，此刻遠離柯南的園子和小蘭就在兇手的車子上……

水中逃脫魔術失敗的冬城在水槽內明顯是筋疲力盡而小五郎，柯南，目暮警長等人則在錄像中確認了當時的情況。冬城的死因確定是溺死，但到底這是事故，還是誰事先策劃的謀殺卻不得而知，這時小五郎卻發表了自己的推理，但很快被推翻。而在調查了現場之后柯南最終確定了犯人的身份，“沉睡的小五郎”也最終在眾人面前揭露了犯人的真面目。