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。

小蘭開始懷疑柯南的身份就是新一，拾到柯南遺落的手機的小蘭，想用發送手機郵件的方法來確認真相。當小蘭按下了電源開關,卻出現手機解鎖的畫面。正當她為解除4位密碼冥思苦想時，小蘭回想起半年前與新一的約會并解出了密碼。但發送給新一的郵件卻并沒有發送到柯南的手機上，而這時新一也打來了詢問的電話，最終小蘭打消了對柯南的懷疑。

巡回劇團伊東玉之助一座再度來到米花鎮，這次演出的戲碼是《竹取物語》，然而飾演主角輝夜姬的片岡蓮華卻在公演當天被人綁架，警察也展開了緊密的搜查，柯南從歹徒傳來的影像中發現，這一切全都是蓮華一手導演，可是待柯南等人趕到囚禁室時卻沒有找到蓮華，反而看到斑斑血跡，看來在這之后她真的被人綁架了，與此同時，舞臺上的大幕也拉開了。

小五郎受邀去電視臺參加一個與偵探編劇探討劇本的活動，沒想到在開始之前，居然發生了命案，死者是編劇八神，他因喝了有毒咖啡而死，這些咖啡是由香田所沖泡，因此他的嫌疑最大，可是還有一個問題說不通，那就是兇手如何讓八神準確的拿到有毒咖啡？

玉之助因為手握兇器帶著怪人面具昏倒在犯案現場而被警察抓走，另一邊接受調查的贊助商羅臼卻說是玉之助將他邀約出來，這就造成兩人的證詞相互矛盾。柯南在屋頂發現了擴音器，真相漸漸明晰，這時，警局又傳來消息說確定羅臼就是兇手，因為在拐杖上發現了他的指紋，并還發現了投影機之類可以幫助犯案的東西，雖然如此但柯南卻肯定兇手并非羅臼。