小五郎受狩谷伴子太太所托來到狩谷家幫她找被弄丟的手機，隨后大家分別對可能拿走手機的大策、嗣貴和滋英進行詢問，卻并未找到，反而在小五郎等人離開的時候，伴子找到了手機。本以為一切就此結束，誰也沒想到伴子當晚就遭人殺害，警方對狩谷家的人一一進行偵訊，卻發現每個人都有不在場證明，期間，家里的仆人提起了12年前所發生的事情……

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？

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。

為了做天體觀測，阿笠博士帶著少年偵探隊來到一個坐落在深山里的旅館，期間結識了旅館老板天土，以及應邀而來的野之宮悅子、二川和御上。就在大家準備上山看星星的時候，居然發現了一具已經化為白骨的尸體，死者還故意留下了死亡訊息——六根煙頭，當晚，二川的尸體被少年偵探隊發現，并且他的手中也握著煙頭。

放學后，小蘭在鞋柜里發現了一封情書，正當她為此而煩惱時，遇到了曾在帝丹高中上學的學姐，她說家里遭到了不明人士的入侵，可奇怪的是小偷不僅沒偷錢，反而還給她死去的丈夫上了一炷香，并且自己的日記也有被人查看過的跡象，期間學姐還談起了高中時期被自己拒絕過的男生，看過照片后，小蘭說她今天見過這個男生，之后，園子將整個事件的來龍去脈推理出來，這時，學姐說她還有一件事瞞著大家……