巡回劇團伊東玉之助一座再度來到米花鎮，這次演出的戲碼是《竹取物語》，然而飾演主角輝夜姬的片岡蓮華卻在公演當天被人綁架，警察也展開了緊密的搜查，柯南從歹徒傳來的影像中發現，這一切全都是蓮華一手導演，可是待柯南等人趕到囚禁室時卻沒有找到蓮華，反而看到斑斑血跡，看來在這之后她真的被人綁架了，與此同時，舞臺上的大幕也拉開了。

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？

為了做天體觀測，阿笠博士帶著少年偵探隊來到一個坐落在深山里的旅館，期間結識了旅館老板天土，以及應邀而來的野之宮悅子、二川和御上。就在大家準備上山看星星的時候，居然發現了一具已經化為白骨的尸體，死者還故意留下了死亡訊息——六根煙頭，當晚，二川的尸體被少年偵探隊發現，并且他的手中也握著煙頭。

去趕海的柯南和小哀，阿笠博士和少年偵探團的各位，在那兒結識了悶悶不樂的大學生牛込嗣夫。后來，牛込迂的社團成員三瀨隆、八島光枝、久津梢子買東西回來。路上4人的神情十分奇怪、一吃完午飯便回去了。之后，柯南留意到牛込忘了拿耙子，當元太等人吧耙子送去給牛込趕到停車場時時卻發現了牛込已經死在車內！

柯南在舊大社車站找到了可以證明江角案發時不在場的目擊證人，幫江角洗清嫌疑之后，福間也不在隱瞞而說出了事情的真相，其實在他到達現場的時候，鱷淵已經死亡，在尸體身邊他發現了江角的項鏈，于是，就出現了兩人互相包庇的戲碼。既然鱷淵并非這對情侶所殺，那么兇手就在藤江和石飛之間，即使他們兩人都有不在場證明，真相也永遠只有一個！