委托小五郎調查男友柘植是否有外遇的笹森小姐不幸從石階上墜亡，三個月后小五郎又接到了柘植的電話，他表示會公開殺害笹森小姐的兇手。除了小五郎之外，在葬禮上吵成一團的三人也都被叫到了現場，但當他們一起進入房間后卻發現柘植先生已經被人殺害，而殺害柘植先生的兇手必定也與笹森小姐的事件有所關聯，而兇手就在受邀前來的三人里面。

新印象公司旗下的業務員們發生不斷遭人襲擊重傷的案件，犯人甚至脅迫新印象公司的社長要求支付現金，隨后犯人進一步指明交付現金的必須是毛利小五郎，而警方還不知道犯人會以什么樣的方式接受現金。犯人利用電磁鐵取走現金的手法已被破解，而嫌疑人西澤也浮出水面，在小蘭和柯南前往西澤家調查時卻看到了他的尸體。

在小蘭的跆拳道社學姐鏡堂奈奈美的邀請下，少年偵探團的眾人來到了鏡堂家尋找傳聞中的寶藏，非常熱衷建筑的上一代家主鏡堂征太郎在這座宅邸中設下了各式各樣的機關，而沒有入口和窗戶的暗黑之塔也是其中之一，而在奈奈美帶領他們在宅邸四處參觀時突然聽到了女性的慘叫聲，奈奈美的母親不幸從塔上墜亡，前去調查兇手的途中灰原卻不見了蹤影。

在警方介入調查奈奈美母親的墜亡事件時，少年偵探團的孩子們卻不見了蹤影，而現代當家的助手長瀨先生也不見了。柯南等人在神秘的暗黑之塔中遇到了各式各樣的機關，在塔內他們還遭到了神秘人物的追趕，當柯南反應過來時身邊的伙伴們都消失不見，獨自尋找同伴的他想起了奈奈美的哥哥所說的話語，暗黑之塔寶藏的秘密即將揭曉。

少年偵探團在幫助真央尋找小狗的時候遇到了千葉和高木，偽裝成小五郎聲音的柯南從目暮警官哪里得知了發生的事件，中午左右的兩起爆炸事件的嫌犯已經抓住，但裝有最后一枚炸彈的狐貍宅便車卻被毫不知情的劫犯搶走，而真央的小狗正是在這個被劫走的車里。為了防止意外再次發生，柯南帶領著少年偵探團們一起尋找車子的下落。