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……

不忍看到和葉為解死亡訊息焦急流淚，于是，服部在與柯南的對話中有意的透露一些提示，所幸和葉一點就通明白了其中的奧秘。另一邊，警方叫來最先發現尸體的四人，并一一做了偵訊發現每個人都心懷鬼胎有殺人的動機，而柯南和服部也沒有停止尋找真兇，就在二人找到新的線索時，和葉突然大呼自己知道誰是兇手。

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。

除了發現煙頭，柯南還發現二川身上多處沾有血跡，博士等人也在懸崖上找到了寫有遺書的手機，回到旅館后柯南將這件命案告訴了其他人，就在大家根據二川留下的遺書認為他是自殺時，柯南卻說他是被人用鋼管擊中頭部墜落山崖而死，于是少年偵探隊便對其他三個可疑人的房間進行檢查，雖然一無所獲，但柯南還是發現了蛛絲馬跡，他讓灰原配合他演戲，沒想到真的有人上鉤，這個人就是真兇嗎？

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？