小五郎，柯南，蘭，園子為了看伊東玉之助的劇團(tuán)的戲劇表演，而前往了有名的劇院金丸座。這次，劇團(tuán)上演的是以《歌劇院的怪人》為藍(lán)本改變的《金比羅劇院的怪人》的時(shí)代劇，玉之助飾演怪人，女演員輕部蘆美飾演女主角歌手。之后，在彩排中大吊燈突然落下，由于蘆美額頭受了小傷，玉之助不得不在劇院公開了被實(shí)際存在的怪人要求更換女主角的事情。

水中逃脫魔術(shù)失敗的冬城在水槽內(nèi)明顯是筋疲力盡而小五郎，柯南，目暮警長等人則在錄像中確認(rèn)了當(dāng)時(shí)的情況。冬城的死因確定是溺死，但到底這是事故，還是誰事先策劃的謀殺卻不得而知，這時(shí)小五郎卻發(fā)表了自己的推理，但很快被推翻。而在調(diào)查了現(xiàn)場(chǎng)之后柯南最終確定了犯人的身份，“沉睡的小五郎”也最終在眾人面前揭露了犯人的真面目。

少年偵探隊(duì)按照暗號(hào)分別找到了剩下的兩個(gè)時(shí)光保存罐，卻發(fā)現(xiàn)在此之前有人曾將它們挖出來過而且最后一個(gè)發(fā)現(xiàn)的時(shí)光保存罐里面竟然有一封信，將所有的字條擺在一起，真相也愈發(fā)明晰，柯南在阿笠博士的幫助下揭露了真兇，沒想到事情的癥結(jié)可以追溯的十五年前……

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(shí)擔(dān)任輝夜姬一角。于是，少年偵探隊(duì)出動(dòng)，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(duì)人財(cái)兩空的狀況，柯南能否找到蓮華？《竹取物語》又能否完美謝幕？

警方在繩子和藥瓶上發(fā)現(xiàn)的指紋居然不是屋子里任何一個(gè)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(duì)他們每個(gè)人的怪癖進(jìn)行調(diào)查確認(rèn)，然而，卻并沒有發(fā)現(xiàn)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(shí)，小蘭無意中的一句話提醒了柯南，原來犯案的不止一人。