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。

警方并沒有找到柯南等人看到的當時那名男子所穿的灰色外套和背包，就在高木和佐藤準備離開的時候，已經知道兇手手法的柯南有意向他們做出暗示，根據柯南的提示警方破解了兇手制造不在場證明的手法，因此，加藤終究難逃法網。破案之后，高木警官決定在離開之前向佐藤警官表白，可是話剛到嘴邊，目暮警官就突然出現并告訴他……

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。

小五郎帶柯南和小蘭去琴屋旅館泡溫泉，碰到了來這里商討拍攝新戲的電視臺和出版社代表，四處閑逛的時候，小蘭發現這里到處都是長袖和服和腰帶，打聽之后，得知了和服袖般若的傳說。當晚，旅館就發生了命案，模特柴崎明日香和畫家安西繪麻都被刺死，詭異的是現場竟然呈現出如傳說中的場景一樣，難道真是鬼神所為？

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？