隔壁班的女生百合子找到少年偵探團，拜托他們解開她從未謀面的曾祖父所留下的謎題，于是，大家在一位身份不明自稱是時鐘的男人的帶領下來到了謎題的所在——天使之館，當晚九點，解謎游戲正式開始，元太和光彥、步美和灰原都在別館的不同地方發現了謎題中的無角牛，可是卻沒有更進一步的發現。次日，柯南從另外一個角度思考謎面，并成功找到了第一個線索，沒想到這時卻……

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。

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？

警方在露天澡堂里找到了殺死兩人的兇器神刀以及一條沾有血跡的浴巾，隨后警察又對旅館里有犯案嫌疑的人逐一進行偵訊，柯南也獨自展開了調查，他雖然發現了安西繪麻死亡現場雪的深度有所不同，但還是不能解開為何只留下了一串腳印的謎題，就在這時電視上的滑雪大賽給了他啟發，如果兇手采用那種手法，那么，這一切謎題也就迎刃而解。

水中逃脫魔術失敗的冬城在水槽內明顯是筋疲力盡而小五郎，柯南，目暮警長等人則在錄像中確認了當時的情況。冬城的死因確定是溺死，但到底這是事故，還是誰事先策劃的謀殺卻不得而知，這時小五郎卻發表了自己的推理，但很快被推翻。而在調查了現場之后柯南最終確定了犯人的身份，“沉睡的小五郎”也最終在眾人面前揭露了犯人的真面目。