隔壁班的女生百合子找到少年偵探團，拜托他們解開她從未謀面的曾祖父所留下的謎題，于是，大家在一位身份不明自稱是時鐘的男人的帶領下來到了謎題的所在——天使之館，當晚九點，解謎游戲正式開始，元太和光彥、步美和灰原都在別館的不同地方發現了謎題中的無角牛，可是卻沒有更進一步的發現。次日，柯南從另外一個角度思考謎面，并成功找到了第一個線索，沒想到這時卻……

水中逃脫魔術失敗的冬城在水槽內明顯是筋疲力盡而小五郎，柯南，目暮警長等人則在錄像中確認了當時的情況。冬城的死因確定是溺死，但到底這是事故，還是誰事先策劃的謀殺卻不得而知，這時小五郎卻發表了自己的推理，但很快被推翻。而在調查了現場之后柯南最終確定了犯人的身份，“沉睡的小五郎”也最終在眾人面前揭露了犯人的真面目。

聽到自己將要被分派到鳥取縣警局進行聯合搜查時，高木警官慌了手腳，然而，佐藤警官得知此事后竟然面不改色，與此同時，柯南等人在上學的路上遇到了一個神色匆匆的人，命案發生以后，這個人就成了重要嫌疑人，但讓大家沒想到的是千葉警官和這個叫加藤的嫌疑犯居然住在一起，千葉警官作證案發當時，加藤正與他一起看電視，難道兇手另有其人？

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？

當阿笠博士滿懷期待得走向那位女性時，卻發現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，柯南根據博士的說辭，破解暗號，來到了相約之地……