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……

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。

柯南和元太等人在外玩耍時，遇到了三個對蜘蛛很有研究的人，于是大家興致勃勃的觀看浦崎所飼養的毒蜘蛛，這時，系川打電話給新野教授，可對面卻傳來一聲慘叫。待大家到達研究所時，教授已經身亡，雖然柯南在現場發現了毒蜘蛛，卻并沒有找到相應的血清，并且他還發現有人對電話動了手腳，由此判斷教授并非死于意外，這是一起謀殺案件，與教授相識的這三名蜘蛛愛好者都有殺人的動機，兇手一定就在他們之中。

不忍看到和葉為解死亡訊息焦急流淚，于是，服部在與柯南的對話中有意的透露一些提示，所幸和葉一點就通明白了其中的奧秘。另一邊，警方叫來最先發現尸體的四人，并一一做了偵訊發現每個人都心懷鬼胎有殺人的動機，而柯南和服部也沒有停止尋找真兇，就在二人找到新的線索時，和葉突然大呼自己知道誰是兇手。

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？