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。

中午，昏昏欲睡的柯南和小五郎被樓下的一聲巨響驚醒，趕到現場后發(fā)現一名駕駛摩托車的年輕人出車禍而死，他的旁邊散落著大量現金，柯南還發(fā)現了一封信和一盒裝有注射藥物的盒子，根據信的內容推斷出這是為贖一個叫堂本的人而準備的現金，警方順藤摸瓜到了堂本家，家人也都肯定了堂本被綁架的事實，柯南從女仆那里了解到堂本家的內部關系后，認定這并不是一起簡單的綁架案。

小蘭、園子和柯南在打掃工藤家的房子時，門鈴突然響起，這個人正是出演女高中生偵探小雪的上戶彩，她急匆匆跑來是想要拜托新一找一位關系要好但如今不知去向的老奶奶，柯南在不暴露身份的情況下詳細詢問了奶奶離家出走時的情況，這時，園子說她知道老奶奶的所在，于是，一行人來到了社樂紀念館，遺憾的是柯南等人趕到時，老奶奶已再次離去，他們能找到老奶奶嗎？

在案件調查過程中小蘭對柯南的身份起疑，于是，她緊盯柯南的一舉一動，就在她向新一的手機發(fā)送信息想要證實自己的想法時，狩谷家的門鈴再次響起，可門口卻沒有人，仆人說這種惡作劇時常發(fā)生。之后，警方又對家中的三個嫌疑人進行偵訊，并在柯南的引導下推理出了事情的真相，沒想到兇手竟然與12年前的案件有關聯。

為了做天體觀測，阿笠博士帶著少年偵探隊來到一個坐落在深山里的旅館，期間結識了旅館老板天土，以及應邀而來的野之宮悅子、二川和御上。就在大家準備上山看星星的時候，居然發(fā)現了一具已經化為白骨的尸體，死者還故意留下了死亡訊息——六根煙頭，當晚，二川的尸體被少年偵探隊發(fā)現，并且他的手中也握著煙頭。