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？

柯南、步美等人在阿笠博士的帶領下，來到假面超人的拍攝現場，不巧正好碰上攝制組休息，在這期間不時能聽到陣陣的爭吵聲，劇組工作人員深町堅決反對特效演員力石表演危險動作，可是力石卻倔強的想要證實自己的實力，結果在表演中發生了意外，他的車子沖破柵欄從樓頂摔了下來，力石當場死亡，當所有人都為這場意外感到惋惜時，柯南卻看出了這是巧妙布局的殺人事件。

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？

為調查真相，柯南又重返兩個案發現場，沒想到會有新的發現，他從鑒識人員那里得到了小提琴琴橋以及指揮棒的尖端，只要有這兩個東西，蓮希奶奶自殺的結論就可以被推翻，柯南依舊利用老方法把小五郎麻醉，將四名最有嫌疑的人叫道蓮希奶奶死時所在的房間，將兩年前以及今天所發生的慘案真相一一道出……

警方在繩子和藥瓶上發現的指紋居然不是屋子里任何一個人的，那么就排除了他們犯案的可能，再休息之前柯南建議警察再次對他們每個人的怪癖進行調查確認，然而，卻并沒有發現有何異常，案件一度遭遇瓶頸，到底是忽略了哪里的線索？這時，小蘭無意中的一句話提醒了柯南，原來犯案的不止一人。