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。

當前可以確定的是，歹徒已經以賓客的身份潛入了婚禮會場，于是，警方讓新娘躲在門后觀察可疑賓客，最終將目標鎖定在三個可疑人身上，就在警方想要采集這三個的指紋時，新郎卻不耐煩的拉著新娘盡快完婚，而這時，柯南已經知道了歹徒的身份，他借小五郎之口指出歹徒，那么，得知真相的警方會有何行動？由美和佐藤警官又有什么秘密計劃？

柯南在車上發現了一封信后，就更加肯定兇手是這個叫三角的人，可他到底使用了什么樣的犯案手法？就在柯南百思不得其解時，瑛祐突然大叫，原來他的手被擋風玻璃的碎片劃傷，小蘭拿出OK繃給他包扎，這時，柯南靈光一現，知道了兇手的犯案手法，他利用老方法將小五郎麻醉，沉睡的小五郎再次出馬。

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……

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……