柯南和小五郎看到和果子店老板娘相川與警察發生爭吵，詢問得知，住在這棟公寓的小澤死亡，相川說她曾看到一名男子出入小澤家，因此認為小澤是他殺，然而從對現場的勘察來說，警察認為是自殺，于是，小五郎和柯南介入調查，并且警方還叫來了相川口中的殺人犯清水，雖然清水有足夠的不在場證明，但相川卻堅持認為兇手就是清水，這兩人之中，一定有人在說謊！

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。

某天，一個自稱杉森政人的作家找到小林老師，說想要采訪少年偵探團，得知這個消息后，元太、步美和光彥三人盛裝打扮，大家在小林老師的帶領下來到了杉森家，卻發現他的頭部遭人重擊，已死于家中，警方經過調查將嫌疑人士鎖定于在答錄機中留言的四人，而在這期間，讓柯南頭大的不止有案情還有一臉疑惑看著柯南推理的小林老師。

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？

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。