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？

小五郎，柯南，蘭，園子為了看伊東玉之助的劇團的戲劇表演，而前往了有名的劇院金丸座。這次，劇團上演的是以《歌劇院的怪人》為藍本改變的《金比羅劇院的怪人》的時代劇，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際存在的怪人要求更換女主角的事情。

某天，一個自稱杉森政人的作家找到小林老師，說想要采訪少年偵探團，得知這個消息后，元太、步美和光彥三人盛裝打扮，大家在小林老師的帶領下來到了杉森家，卻發現他的頭部遭人重擊，已死于家中，警方經過調查將嫌疑人士鎖定于在答錄機中留言的四人，而在這期間，讓柯南頭大的不止有案情還有一臉疑惑看著柯南推理的小林老師。

和葉和小蘭說在停電之前與來電以后，她們所看到的花瓶影子大有不同，在這么的短的時間內，月亮的移動速度真會如此之快？隨后，目暮警官又對范田當時休息的房間進行了調查卻并未發現可疑之處，就在他關上窗戶準備離開時，柯南和服部看到窗戶上反映出的影子，不禁恍然大悟，沒錯，兇手就在這棟房間內。

柯南和小五郎看到和果子店老板娘相川與警察發生爭吵，詢問得知，住在這棟公寓的小澤死亡，相川說她曾看到一名男子出入小澤家，因此認為小澤是他殺，然而從對現場的勘察來說，警察認為是自殺，于是，小五郎和柯南介入調查，并且警方還叫來了相川口中的殺人犯清水，雖然清水有足夠的不在場證明，但相川卻堅持認為兇手就是清水，這兩人之中，一定有人在說謊！