小五郎和柯南一起推斷這三個字的含義卻毫無頭緒，水無一句無意的話提醒了柯南，于是他打電話給警局確認，不想事情真如他想的一樣，原來這是高木警官在這里執行任務無聊時寫的，接下來就是門鈴之謎，翌日門鈴再次響起，不過這個按門鈴的人卻被柯南抓個正著，沒想到居然是……本以為一切都結束了，柯南卻從無意中粘在水無鞋上的竊聽器得知，她居然是黑衣組織的人。

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？

某日清晨，柯南等人正在觀察4只青蟲時看到有警車在附近停靠。為打探消息柯南他們隨即趕往現場。根據高木刑警的敘述得知，獨自生活的一位老人被殺。利用午休時間，高木等人來到學校。據說昨晚，有個少年剛巧目擊了犯罪經過警方隨即來尋找那名少年。高木雖然找到了那名目擊者圭一，但是圭一卻不承認看到過犯人。

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。

倫子在密室中上吊死了。群馬縣的山村警官認為這是一起偽裝成自殺的密室殺人案而展開了搜查，并向純，享，耀治等人詢問情況。而三人案發時看起來也沒有什么異常。之后柯南留意到只有書架上的百科辭典沒有按卷數依次擺放的細節并找到了隱藏在書架里的密道并已毛利小五郎的省份給山村警官發送了提示短信最終將犯人抓獲。