正影的三弟子之一姬宮遇害后，警方匆忙趕來調查并對屋內所有人一一進行偵訊，正影的妻子滿里太太說，被翻亂的資料室內有記載正影自創魔術的筆記本，而且在五年前曾有一個戴著帽子和墨鏡的男人找過正影，于是，大家正影的房間希望能從他的相冊中找到這個可疑男人，柯南和服部也在這里有了新發現，就在這時，和葉和小蘭回想起了看到尸體時的怪異場景。

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。

某天，一個自稱杉森政人的作家找到小林老師，說想要采訪少年偵探團，得知這個消息后，元太、步美和光彥三人盛裝打扮，大家在小林老師的帶領下來到了杉森家，卻發現他的頭部遭人重擊，已死于家中，警方經過調查將嫌疑人士鎖定于在答錄機中留言的四人，而在這期間，讓柯南頭大的不止有案情還有一臉疑惑看著柯南推理的小林老師。

情況危急，柯南立刻給江尻做人工呼吸，并讓阿笠博士帶著他搭乘漁夫井田的船趕往醫院，當白根和金谷想要一同前往時，柯南卻出口阻撓，因為這起案件是蓄意謀害，而在這條防波堤上的所有人都有犯案的可能，現在能做的就保護犯案現場等待警察的到來。期間柯南對現場進行調查發現了一些線索，并在阿笠博士打來電話報告情況后，排除了井田犯案的嫌疑，那么制造這起案件的就是白根和金谷中的一人。

柯南、步美等人從博士家里找到了一封四十年前來自博士初戀情人的信，信上除了說每十年在回憶的地點見面之外，還留下了一串像是暗示地點的數字，而今天剛好是四十年后的相約之日。經過推理，他們一行人來到動物園，將信上的數字與動物入園的順序相結合，他們找到了飛鼠館，而正巧在他們的面前站著一位女性，她會是阿笠博士的初戀嗎？