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現了歹徒的車子，根據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？

小蘭、柯南、服部以及和葉一行四人去看魔術師星河童吾的奇幻魔術秀，在表演水中脫逃的時候，和葉和小蘭以為魔術失敗，便沖向舞臺準備救人，卻沒想到這只是為了營造舞臺效果而做的表演。為表歉意，和葉和小蘭來到后臺，并在這里遇到范田和姬宮，原來他們都是十年前失蹤的魔術師正影的弟子，之后，他們四人受邀來到了正影家，可就在這短短的時間內竟然發生了命案。

在案件調查過程中小蘭對柯南的身份起疑，于是，她緊盯柯南的一舉一動，就在她向新一的手機發送信息想要證實自己的想法時，狩谷家的門鈴再次響起，可門口卻沒有人，仆人說這種惡作劇時常發生。之后，警方又對家中的三個嫌疑人進行偵訊，并在柯南的引導下推理出了事情的真相，沒想到兇手竟然與12年前的案件有關聯。

新田太太在路上偶遇買蛋糕的柯南和小五郎，于是，她急忙將小五郎拉到自己鄰居山本的住所，拜托他處理山本自殺的案件。從現場來看，死者山本是坐在沙發上，嘴巴大張用自己的改裝手槍結束生命，同時在扣動扳機的瞬間也打破了裝有蝴蝶的恒溫箱，柯南認為這是一起謀殺案，但是兇手是如何讓死者嘴巴大張，從而營造出自殺狀態？

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？