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？

與黑衣組織的戰斗告一段落，又回到了平靜的生活。某天，少年偵探隊獲知同樣就讀帝丹小學的雨宮翔子突然消失，據說她和灰原十分相像，莫非黑衣組織的魔爪已經深入學校？為找到翔子，放學后大家展開了調查，期間還遇到神色可疑的老師，之后一行人找到了翔子失蹤前來過的便利店，并得知她在這里買了飲料、牛奶和小刀片，就在柯南他們百思不得解時，由美出現……

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。

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……

隨著調查的深入，柯南知道了搶劫珠寶的并不是死者后村，而另有其人，這個人不僅是搶匪還是殺人兇手，為了讓兇手老實認罪，柯南重現了當時搶匪跳樓的場景，并找到了足以證明他就是兇手的證據。案件結束之后，佐藤警官找了高木原本打算送給她的胸針，可沒想到佐藤警官竟然對珠寶沒有興趣，這時，高木警官才意識到這一切都是由美的“陰謀”。