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？

小五郎，柯南，蘭，園子為了看伊東玉之助的劇團的戲劇表演，而前往了有名的劇院金丸座。這次，劇團上演的是以《歌劇院的怪人》為藍本改變的《金比羅劇院的怪人》的時代劇，玉之助飾演怪人，女演員輕部蘆美飾演女主角歌手。之后，在彩排中大吊燈突然落下，由于蘆美額頭受了小傷，玉之助不得不在劇院公開了被實際存在的怪人要求更換女主角的事情。

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?？履显谖蓓敯l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。

情況危急，柯南立刻給江尻做人工呼吸，并讓阿笠博士帶著他搭乘漁夫井田的船趕往醫院，當白根和金谷想要一同前往時，柯南卻出口阻撓，因為這起案件是蓄意謀害，而在這條防波堤上的所有人都有犯案的可能，現在能做的就保護犯案現場等待警察的到來。期間柯南對現場進行調查發現了一些線索，并在阿笠博士打來電話報告情況后，排除了井田犯案的嫌疑，那么制造這起案件的就是白根和金谷中的一人。

柯南等人掉落屋低之后，發現這個別館的地下居然是一個巨大的迷宮，大家團結一致將衣服拆開，利用毛線引導道路，雖然走了很多冤枉路，但還是找到了出口。而此刻距離解謎的結束時間只有三個小時，這時，窗外的一束光給了柯南提示，他跑出東之天使那里，把找到的黑色水晶按放在相應的位置，寶藏的所在也顯現出來，這時，時鐘不顧一切的沖向寶藏，他到底是什么人？