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。

柯南、步美等人在阿笠博士的帶領下，來到假面超人的拍攝現場，不巧正好碰上攝制組休息，在這期間不時能聽到陣陣的爭吵聲，劇組工作人員深町堅決反對特效演員力石表演危險動作，可是力石卻倔強的想要證實自己的實力，結果在表演中發生了意外，他的車子沖破柵欄從樓頂摔了下來，力石當場死亡，當所有人都為這場意外感到惋惜時，柯南卻看出了這是巧妙布局的殺人事件。

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……

一個男子走路的時候差點被意外墜落的鋼筋砸到，雖然撿回了一命但也因此而昏迷，所幸他被少年偵探團發現，為確認身份，大家打開了他隨身攜帶的包，卻發現里面有繩子、手套和遺書，難道他準備自殺？這時，這個叫真中的男子醒了過來，可他卻失去了記憶，光彥認為他一定是遇到困難所以才想不開，便決定幫助他，但隨著調查的深入，柯南卻發現了一個陰謀……

警方調查期間本山總是鬼鬼祟祟的像是在謀劃著什么，他提議大家一起去吃飯，然后又謊稱自己有東西落在了車上，返回座位偷偷拿走了小蘭裝在包里的網球，然而暗自慶幸計劃成功的本山還不知道，這時的警方和小五郎早在柯南的提醒下，知道了他就是兇手以及他的作案手法，于是，大家暗中尾隨他來到機場，在他企圖逃逸之前將他的罪行揭穿！