警方聽過答錄機里的留言后，分別向留言的蓬田、檜垣和稻葉打電話確認，發現每個人都有不在場證明，雖然警察沒有頭緒，但柯南卻早已知道兇手是誰，可介于小林老師的暗中觀察，柯南不能表現的太過明顯，于是，他將自己的推理簡單告訴元太他們，讓他們分擔必要的說辭，提醒警察逐一排除其他兩名嫌疑人犯案的可能，那么，最有可能犯案的就是他！

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？

元太在抽獎的時候談起了最近運勢極旺的大和田醫生，他不但買彩券中獎，有獎競答被抽中就連摸彩也得到大獎，但柯南卻看出了事有蹊蹺，于是大家找到負責摸彩的工作人員，他說在大和田抽獎的時候他確實做了手腳，但這都是受他的太太所托，之后，柯南等人找到大和田的太太確認此事，沒想到她卻說根本沒有此事，這兩個人的說法相悖，到底誰說了謊話？期間出現的神秘女人又是誰？

小五郎，柯南，蘭，園子為了看伊東玉之助的劇團的戲劇表演，而前往了有名的劇院金丸座。這次，劇團上演的是以《歌劇院的怪人》為藍本改變的《金比羅劇院的怪人》的時代劇，玉之助飾演怪人，女演員輕部蘆美飾演女主角歌手。之后，在彩排中大吊燈突然落下，由于蘆美額頭受了小傷，玉之助不得不在劇院公開了被實際存在的怪人要求更換女主角的事情。

隨著調查的深入，柯南知道了搶劫珠寶的并不是死者后村，而另有其人，這個人不僅是搶匪還是殺人兇手，為了讓兇手老實認罪，柯南重現了當時搶匪跳樓的場景，并找到了足以證明他就是兇手的證據。案件結束之后，佐藤警官找了高木原本打算送給她的胸針，可沒想到佐藤警官竟然對珠寶沒有興趣，這時，高木警官才意識到這一切都是由美的“陰謀”。