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。

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。

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？

隨著調查的深入，柯南知道了搶劫珠寶的并不是死者后村，而另有其人，這個人不僅是搶匪還是殺人兇手，為了讓兇手老實認罪，柯南重現了當時搶匪跳樓的場景，并找到了足以證明他就是兇手的證據。案件結束之后，佐藤警官找了高木原本打算送給她的胸針，可沒想到佐藤警官竟然對珠寶沒有興趣，這時，高木警官才意識到這一切都是由美的“陰謀”。

一個男子走路的時候差點被意外墜落的鋼筋砸到，雖然撿回了一命但也因此而昏迷，所幸他被少年偵探團發現，為確認身份，大家打開了他隨身攜帶的包，卻發現里面有繩子、手套和遺書，難道他準備自殺？這時，這個叫真中的男子醒了過來，可他卻失去了記憶，光彥認為他一定是遇到困難所以才想不開，便決定幫助他，但隨著調查的深入，柯南卻發現了一個陰謀……