夜晚園子心血來潮帶著小蘭和柯南來公園里觀賞銀河，不料卻在花壇里發現了一起行兇案。園子透過望遠鏡看到了一雙女子的手，她手上的戒指正在被兇手摘下，園子過于震驚沒有看到兇手的長相。之后園子大概確定了行兇案的方向，帶著小蘭和柯南組成女高中生偵探團去破解這樁行兇案。

在被害人波土的遺物中發現了他親手所寫的字條，經紀人和社長隨即回憶起了波土生前的往事，眾人這才得知經紀人小姐原來竟是波土的前女友。而在舞臺上發現的繩索和折疊椅也為柯南等人提供了線索，經過波本對繩索的一番講解和演示，眾人共同推理出了波土的死因和兇手的真實身份。

為了追蹤倉田屋駒吉的下落，柯南等人來到荻市進行調查，卻不慎遭到了神秘人的槍擊，所幸無人受傷。因擔心明日香的安危，毛利小五郎迅速向明日香致電，正當二人通話時，明日香卻遭到了神秘人的綁架。寶田先生告訴眾人犯人疑似是藤木律師，并猜測明日香被綁架的地點在指月公園。而柯南則在明日香掉落的手機中發現了其他線索，只身一人前往目的地搜尋明日香的下落。

目睹柯南墜崖的眾人陷入了痛苦和無助之中，警察署的搜查工作也一籌莫展，然而小哀卻覺得此事另有蹊蹺，便獨自上路尋找柯南。另一方面伊勢原在柯南的幫助下成功脫險，二人在山中的木屋與小哀相遇。在三人的設計和警方的幫助下，抓捕佐羅的行動圓滿完成。正當眾人以為此事已畫上句點時，柯南卻發現案件仍有疑點……

毛利小五郎受久須美工械廠社長的委托，調查工廠零部件被偷的案件，為了不引起職員的警惕，柯南和小蘭也一同隨行假裝參觀。在對職員們暗中調查后，行為怪異的谷崎成為毛利小五郎的懷疑對象，三人計劃在倉庫抓住罪犯的現行，不料卻發現谷崎死在了反鎖的房間里。正當案件一籌莫展時，谷崎生前研究的老鼠機器人引起了柯南的注意。