在趕來支援的FBI的幫助下，柯南他們將獨自駕駛摩托的水無包圍，然而，馬路上卻出現了一個撿球的小男孩，為不傷害小孩，水無出車禍受傷。另一邊，今恩在水無換下的衣物里發現了粘在鞋底的發信器和竊聽器，便臨時決定變更目標向米花鎮駛去，柯南察覺到他們的行動，意識到小五郎性命堪憂，也匆匆趕往米花鎮，而此時黑衣組織已經瞄準了小五郎……

小蘭、園子和柯南在打掃工藤家的房子時，門鈴突然響起，這個人正是出演女高中生偵探小雪的上戶彩，她急匆匆跑來是想要拜托新一找一位關系要好但如今不知去向的老奶奶，柯南在不暴露身份的情況下詳細詢問了奶奶離家出走時的情況，這時，園子說她知道老奶奶的所在，于是，一行人來到了社樂紀念館，遺憾的是柯南等人趕到時，老奶奶已再次離去，他們能找到老奶奶嗎？

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……

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？

正影的三弟子之一姬宮遇害后，警方匆忙趕來調查并對屋內所有人一一進行偵訊，正影的妻子滿里太太說，被翻亂的資料室內有記載正影自創魔術的筆記本，而且在五年前曾有一個戴著帽子和墨鏡的男人找過正影，于是，大家正影的房間希望能從他的相冊中找到這個可疑男人，柯南和服部也在這里有了新發現，就在這時，和葉和小蘭回想起了看到尸體時的怪異場景。