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。

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(xiàn)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(fā)現(xiàn)了粘在鞋底的發(fā)信器和竊聽器，便臨時決定變更目標向米花鎮(zhèn)駛?cè)ィ履喜煊X到他們的行動，意識到小五郎性命堪憂，也匆匆趕往米花鎮(zhèn)，而此時黑衣組織已經(jīng)瞄準了小五郎……

當阿笠博士滿懷期待得走向那位女性時，卻發(fā)現(xiàn)這個人竟然是男扮女裝而且還是自己的舊識，再次認錯人不禁讓這群孩子們大失所望，于是大家決定利用動物園的廣播站尋人，可依舊沒有回應，難道博士又要與自己的初戀情人擦肩而過？這時，博士的回憶隱約浮現(xiàn)，柯南根據(jù)博士的說辭，破解暗號，來到了相約之地……

阿笠博士和小蘭帶少年偵探隊去露營的時候，正巧碰到了一對因帳篷而發(fā)生口角的情侶，他們離開之后，柯南等人占領了他們原先準備搭建帳篷的樹蔭，不料這時，正在帳篷里熟睡的小蘭被不明人士綁走，之后，警方在一個懸崖下發(fā)現(xiàn)了歹徒的車子，根據(jù)歹徒遺留下來的手機，小蘭很有可能在15點之前被人殺害，到底是誰綁架了小蘭？柯南他們能否在15點之前找到小蘭呢？

13年前，發(fā)生過的國友淳大的沉船海難事件和公館全體工作人員的家屬死亡事件漸漸的浮上水面。柯南認為有恐高癥的波花不會接近關口被殺的3層的陽臺，所以很難行兇。同樣茂子，綿引，赤冢也有奇怪的習慣和病癥，都不太可能是殺害關口的犯人。而在藥瓶上檢測出來的未知的指紋更使兇手的身份疑團加深，但是在柯南的推理下最終確定了兇手的身份。