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……

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？

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。

為了做天體觀測，阿笠博士帶著少年偵探隊來到一個坐落在深山里的旅館，期間結識了旅館老板天土，以及應邀而來的野之宮悅子、二川和御上。就在大家準備上山看星星的時候，居然發現了一具已經化為白骨的尸體，死者還故意留下了死亡訊息——六根煙頭，當晚，二川的尸體被少年偵探隊發現，并且他的手中也握著煙頭。

當阿笠博士滿懷期待得走向那位女性時，卻發現這個人竟然是男扮女裝而且還是自己的舊識，再次認錯人不禁讓這群孩子們大失所望，于是大家決定利用動物園的廣播站尋人，可依舊沒有回應，難道博士又要與自己的初戀情人擦肩而過？這時，博士的回憶隱約浮現，柯南根據博士的說辭，破解暗號，來到了相約之地……