小五郎要去參加米花街業余文藝會演，于是便與柯南，目暮警官和街道主管上島長郎一同前往會場。途中，小五郎等人順路去了目黑美彌開的飯館。大會結束后，只剩下了有人找的市松留了下來。小五郎，上島等人則去咖啡館“meruhenn”繼續第二攤。不久后目暮警官卻接到電話報告說市松被刺！最終在柯南的推理下終于揭開了事件的真相。

柯南、步美等人在阿笠博士的帶領下，來到假面超人的拍攝現場，不巧正好碰上攝制組休息，在這期間不時能聽到陣陣的爭吵聲，劇組工作人員深町堅決反對特效演員力石表演危險動作，可是力石卻倔強的想要證實自己的實力，結果在表演中發生了意外，他的車子沖破柵欄從樓頂摔了下來，力石當場死亡，當所有人都為這場意外感到惋惜時，柯南卻看出了這是巧妙布局的殺人事件。

小蘭、園子和柯南在打掃工藤家的房子時，門鈴突然響起，這個人正是出演女高中生偵探小雪的上戶彩，她急匆匆跑來是想要拜托新一找一位關系要好但如今不知去向的老奶奶，柯南在不暴露身份的情況下詳細詢問了奶奶離家出走時的情況，這時，園子說她知道老奶奶的所在，于是，一行人來到了社樂紀念館，遺憾的是柯南等人趕到時，老奶奶已再次離去，他們能找到老奶奶嗎？

警方調查期間本山總是鬼鬼祟祟的像是在謀劃著什么，他提議大家一起去吃飯，然后又謊稱自己有東西落在了車上，返回座位偷偷拿走了小蘭裝在包里的網球，然而暗自慶幸計劃成功的本山還不知道，這時的警方和小五郎早在柯南的提醒下，知道了他就是兇手以及他的作案手法，于是，大家暗中尾隨他來到機場，在他企圖逃逸之前將他的罪行揭穿！

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……