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。

新田太太在路上偶遇買蛋糕的柯南和小五郎，于是，她急忙將小五郎拉到自己鄰居山本的住所，拜托他處理山本自殺的案件。從現場來看，死者山本是坐在沙發上，嘴巴大張用自己的改裝手槍結束生命，同時在扣動扳機的瞬間也打破了裝有蝴蝶的恒溫箱，柯南認為這是一起謀殺案，但是兇手是如何讓死者嘴巴大張，從而營造出自殺狀態？

在這期間柯南還遇到了茱蒂老師，他將自己竊聽到黑衣組織計劃在IDP的地方殺一個叫DJ的人的事告訴了她，茱蒂說今天下午水無將采訪三個首次參加眾議院選舉的人，DJ一定就是其中之一，就在柯南焦頭爛額的推理IDP在哪里時，茱蒂一句話提醒了他，于是他讓博士驅車前往杯戶公園，此時，水無已經開始了采訪，柯南和茱蒂火速趕往現場，他們能阻止暗殺事件的發生嗎？

公演不能終止，可是主演蓮華卻還是沒有下落，情況緊急，小蘭自告奮勇決定暫時擔任輝夜姬一角。于是，少年偵探隊出動，他們和玉之助一起幫忙找人，期間還遇到為給歹徒送錢而被打昏的片岡秘書大貫，面對人財兩空的狀況，柯南能否找到蓮華？《竹取物語》又能否完美謝幕？

如果想要找到大寶石就必須先尋得與瓊曲玉 八咫鏡齊名的第三件神器——草雉劍，離開了骷髏遍地之所，一伙人來到了一處地下溫泉，元太無意中按中的按鈕讓溫泉向外流出，這時，眼前出現了一個洞穴，不出柯南所料，草雉劍就在這里，上面還刻有“龍”字，根據三件神器所刻的“永”“炎”“龍”，柯南推斷出了大寶石的所在，然而，取出寶石之后，卻發生了……