小蘭、柯南、服部以及和葉一行四人去看魔術師星河童吾的奇幻魔術秀，在表演水中脫逃的時候，和葉和小蘭以為魔術失敗，便沖向舞臺準備救人，卻沒想到這只是為了營造舞臺效果而做的表演。為表歉意，和葉和小蘭來到后臺，并在這里遇到范田和姬宮，原來他們都是十年前失蹤的魔術師正影的弟子，之后，他們四人受邀來到了正影家，可就在這短短的時間內竟然發生了命案。

少年偵探隊按照暗號分別找到了剩下的兩個時光保存罐，卻發現在此之前有人曾將它們挖出來過而且最后一個發現的時光保存罐里面竟然有一封信，將所有的字條擺在一起，真相也愈發明晰，柯南在阿笠博士的幫助下揭露了真兇，沒想到事情的癥結可以追溯的十五年前……

警方并沒有找到柯南等人看到的當時那名男子所穿的灰色外套和背包，就在高木和佐藤準備離開的時候，已經知道兇手手法的柯南有意向他們做出暗示，根據柯南的提示警方破解了兇手制造不在場證明的手法，因此，加藤終究難逃法網。破案之后，高木警官決定在離開之前向佐藤警官表白，可是話剛到嘴邊，目暮警官就突然出現并告訴他……

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……

與黑衣組織的戰斗告一段落，又回到了平靜的生活。某天，少年偵探隊獲知同樣就讀帝丹小學的雨宮翔子突然消失，據說她和灰原十分相像，莫非黑衣組織的魔爪已經深入學校？為找到翔子，放學后大家展開了調查，期間還遇到神色可疑的老師，之后一行人找到了翔子失蹤前來過的便利店，并得知她在這里買了飲料、牛奶和小刀片，就在柯南他們百思不得解時，由美出現……