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？

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。

阿笠博士帶著柯南等人一起來到丸見碼頭釣魚，還在這里結識了釣客白根、金谷和江尻 ，之后，大家各自尋找釣魚的位置，唯獨江尻一人在防波塊上釣魚，經過了漫長的等待，除了光彥釣上了一條竹莢魚，其余人均無所獲，就在大伙兒準備離開時，卻發現江尻中毒昏倒。

警方對酒廠的所有人一一進行偵訊后，卻并沒有發現時什么異常，但柯南卻提出了兩個疑點，即兇手為什么要把尸體搬走，又為什么在兩天之后暗中告訴警方尸體的位置。為了思考這兩個問題，柯南想破了腦袋，直到他從換班休息的酒廠老員工哲田那里得知了以前的事情，隨后他冒充小五郎打電話給警方，讓他們調查一件事情，結果正好證實了他的想法，兇手一定就是那個人！

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？