阳光明媚的一天，东都体育场正进行一场东京Spirit和大阪钢巴的精彩足球比赛，江户川柯南（高山南配音）、灰原哀（林原惠美配音）、阿笠博士以及少年侦探团的伙伴们齐齐到场呐喊助威。城市的另一边，事务所内的毛利小五郎（小山力也配音）却接到一通恐怖袭击的电话。经过一番努力，小兰（山崎和佳奈配音）终于摆脱新一解开了犯人留下的暗语，成功拯救了无数人的生命。在此之后，警方和毛利一方锁定了数名嫌疑人，并随之展开调查。与此同时，躲在暗处的犯人继续策划新一轮的袭击，前所未有的大挑战，争分夺秒的对决，裹挟着无数怨恨的袭击强势袭来……本片为日本J联赛创立20周年纪念作品，现役选手三浦知良、远藤保仁、今野泰幸、楢崎正刚、中村宪刚等人为片中本人的形象配音。

柯南在街头目睹一名正打电话的警察在雨中被射杀，忙将凶手追踪，但凶手逃脱。死者闭眼一刻紧抓左胸，似乎有所暗示。事后柯南从目暮警官口中了解到紧抓左胸是暗示那里有警察手册。不久又有警察手拿警察手册被人射杀于地下车库。对于这两起案件，目暮警官等人一反常态不愿向毛利小五郎及柯南透露太多信息。毛利不甘心进一步追问，白鸟警官只答一句“Neednottoknow”。该话是警察之间所用的密语，意味这两起杀人事件与警察内部人士有关。柯南、小兰等人参加白鸟妹妹的婚宴，电突然间停掉，那刻小兰正与女警佐藤在洗手间。小兰拿起身边的手电筒欲照明时，一颗子弹射进佐藤身体，小兰吓昏过去。次日小兰醒来，却因怪责自己害佐藤挨枪失去记忆。目暮见事态越来越严重，将秘密说出，原来死去的两名警察正与佐藤一起重查一桩有关医生仁野自杀的案件，该案涉及到警察局长的公子。将局长公子假定为嫌疑人之一时，柯南亦想到佐藤被射杀后宴会上少掉的两个人。

知名舞台剧女演员牧树里这日收到怪盗基德的预告信：在26个字母的盘旋飞舞中，他来拜领无价的“命运的宝石”。毛利小五郎受到牧树里委托将信件分析，认为基德将在演出最后一晚前来盗取宝石，当晚他及柯南、小兰等人来到剧场，那里早有诸多警察守候。令柯南吃惊的是，基德竟扮成工藤新一出现在众人面前，但他及众人方向不同的紧张过后，宝石并没被盗，柯南醒悟字母预告信与航班相关。而柯南、小兰、牧树里及其同事搭乘的前往北海道的飞机上，尚有一起杀人计划正被精心设计。

柯南和小五郎等拉着大队，来到位于太平洋中的美丽小岛“神海岛”渡假。这座岛屿自古已有流传，大概有关沉没于海底的古代遗迹“海底宫殿”，及300年前两名女海盗遗留下来的宝藏传说。小兰和园子不惧流传，在“海底宫殿”附近潜水时，意外遇到一大群正在寻找宝物的猎人，不料其中一人突然遭鲨鱼攻击，不幸身亡！小兰和园子幸运逃难，柯南见那位猎人死状诡异，与灰原一起展开调查。柯南认为猎人之死，跟宝藏传说有着莫大关系，他试图解开背后原因，“海底宫殿”的谜题一直系绕在他的脑海中。他找到了一组神秘名词“JollyRoger(海盗旗)”后，满以为有所起色，猎人却突然现身，并偷走了原来发现的宝藏！小兰和园子落在猎人的魔掌之中，性命危在旦夕！隐藏于传说中的讯息是什么？“海底宫殿”有什么秘密？穿越300年时光的暗号，柯南誓要逐步解开迷题

在美国曼哈顿举行的艺术品拍卖会上，一度被认为毁于二战空袭的梵高亲笔临摹向日葵系列2号画作惊艳登场。财大气粗的铃木财团顾问的铃木次郎吉（富田耕生配音）一骑绝尘，以三亿美元天价将其收入囊中。在之后的记者招待会上，铃木宣布将联系分散在世界各地收藏家手中的向日葵画作集结在日本，举行一次梦幻展览。为此，他聘请毛利小五郎（小山力也配音）、展览企划负责人圭子•安德森（榊原良子配音）、画作鉴定师宫台夏美（荣仓奈奈配音）等七位专家组成“七武士”团队为展览保驾护航。谁知怪盗基德（山口胜平配音）从一开始便锁定该画作，他不仅大闹会场，还为了抢夺画作而险些炸毁运送专机。随着画展日期的临近，柯南（高山南配音）与伙伴们必须尽快越过一座座难以想象的险峰……

知名建筑设计师森谷帝二这日邀请新一参加在他府上举办的茶会，柯南只得电话拜托小兰。柯南、小兰及毛利小五郎三人未入森府，已被绝对对称的宏伟建筑吸引。衣香鬓影的茶会上，森谷帝二令人诧异地大声攻击年轻设计师，讲建筑的美学准则要被他们破坏殆尽。柯南在规定时间内将他出给众宾客的难题破解，被获准和小兰一起参观陈有他设计图的展览馆，交谈中，他感慨30多岁初成名时的作品不够对称称不上完美，并从小兰口中打探到她要与新一在米花大楼约会为新一庆生的诸多细节。不久，柯南连接数通向新一挑战的电话，对方均告知他已在某地放置会在某时爆炸的炸弹，柯南将危机一一化解后，开始与警方、毛利一起分析到底是何人所为。电视报道其中最为轰动的爆炸案时，柯南由画面联想到所有炸弹放置的地点附近均有森谷帝二自认不完美的作品，心中一惊。众人拜访森谷帝二时，柯南暗中将他的宅邸查看，找出凶犯正是他的证据，原来他是狂热的完美主义者，想亲手毁掉年轻时因妥协设计出的不绝对对称作品，并借机报复没令他的宏伟设计夙愿在西多摩市达成的新一。被抓一刻，森谷帝二的冷笑令柯南醒悟：米花大楼亦是他不完美的作品，小兰正在那里等新一赴约。

这日柯南、小兰一行人来到米花市市政大厅，一场有关最新游戏“茧”的发布会正在这里召开。由于迥异于以往任何一款游戏的“茧”可能一举改变全球游戏业界的价值观，发布会吸引了代表日本上流社会的政治、财经、演艺界人士，50名游戏体验者也多是他们的后代，新一的父亲、推理小说大师工藤优作由于参与故事编写，也来到现场。这边热热闹闹，游戏的研发者兼负责人坚村却被杀于地下室。坚村死前留在键盘J、T、R上的血迹令柯南想到答案可能在游戏中，他利用优作的关系加入了体验者队伍，小兰、灰原哀等人也拿到了体验入场券。50名体验者刚分别进入一个外型酷似蚕茧的“大型胶囊”，游戏即被自称“诺亚方舟”的人工智能控制，“诺亚方舟”称游戏将提供5个完全真实的历史场景，体验者可选择其中之一进入，被淘汰会进入休眠状态，若最后无人走到终点，他们的大脑组织皆会被摧毁，此举是为令日本社会重生。柯南一行及几个骄横无礼的上流社会公子哥进入的是19世纪伦敦的贝克街，那里杀人犯开膛手杰克正在兴风作浪，他身上正有柯南要找的答案！而优作也在现实中正对案件展开调查。

目暮警官、小兰的母亲妃英里、阿笠博士接连遭到不明身份之人的暗算。柯南追踪伤害阿笠博士的凶手，他根据几起案件现场留下的线索发现凶手按照扑克牌的顺序行凶，而且遇害者皆与毛利小五郎有关。目暮提供的线索初步揭开事情的真相，原来毛利当年任职警察的时候曾经逮捕犯下杀人罪的赌徒村上丈，当年也更因这一事件导致毛利离职以及婚姻变故。十年后，服刑期满的村上丈出狱，开始按照扑克牌的顺序向毛利身边之人展开报复。在得知原委后，毛利努力寻找身边与数字有关的人。在这一过程中，各种惊险场面接连出现。而柯南也对案件的真相产生疑惑……

一年一度的七夕即将到来，东京、神奈、静冈、长野等地却接连发生六起连环杀人案，被害者身边皆留下麻将牌中的七筒和奇怪暗示。由于作案范围过大，各地警署探员纷纷聚到东京警署的专案组共同研究案情，毛利小五郎也被邀请参加，柯南则偷偷听取了会议的内容。会后，柯南无意中听到群马县警部山村操哼唱的童谣，继而发现有黑衣组织的成员混进警察中间。在一次围捕行动中，柯南遇到假扮人质的Vermouth，得知近期一连串的杀人案件与存有组织内部人员资料的记忆卡有关。与此同时，潜入警察内部的间谍偷偷盗取工藤新一和柯南的指纹，新一的身份眼看被拆穿，巨大的危险正向他和身边的人急速袭来……

某天，柯南因感冒在家休息，期间接到了灰原哀的电话。原来灰原做出了APTX-4869的最新解药，虽然只是试制品，但一心恢复工藤新一身份的柯南仍然迫不及待赶往阿笠博士的实验室。服药后，新一终于回到原有状态，不过周遭的一切却似乎有所改变：博士院子里的树长高了，出现许多新的建筑物，体育老师变得苍老，班里的同学全是陌生面孔，甚至元太、光彦和步美也都变成高中生的模样。他找到同样变成高中生的灰原，得知自己在过去的10年里不断服用解毒药导致产生抗药性，最近5年已无法变会原有状态。失落的柯南无奈看着周遭的转变，更让他倍受打击的是，小兰决定放弃杳无音讯的新一而嫁给新出老师。他们的恋情亦梦以幻，何以为终……

东京、大阪、京都相继发生杀人事件，5名死者皆是被头戴面具的黑影人用武士刀和弓箭瞬间杀害。警方介入调查，发现死者都是出没于3地专门偷窃有名的佛像及美术品的偷盗集团“源氏萤”成员。该集团共有成员8名，以义经的家臣名字互相称呼，且都持有一本《义经记》，被害5人手中的《义经记》均被拿走。这日京都古寺山能寺收到奇怪书信，说若能解开信中所附的画谜，便能找到8年前被窃的如来佛像。柯南、小兰随毛利小五郎来到该寺，均对画谜一筹莫展。5名被杀者之一曾对与新一不相上下的大阪高中生服部平次照料有加，服部也来到京都对案件秘密展开调查，并借机找寻自己的初恋情人。柯南与服部相遇联手调查时，发现有人想置服部于死地，紧接“源氏萤”另一成员被害，而这一切，似乎又都与画谜有关。

堂本一辉是著名的钢琴演奏家，两年前突然宣布不再演奏钢琴转而攻向管风琴，更斥资建造了堂本音乐厅，准备在落成之日举行演奏会。然而在演奏会之前，堂本音乐学院的学生相继死去，先是爆炸案，后是单个被杀。园子带着柯南一行人来听排练，认识了女高音歌唱家秋庭怜子，拥有绝对音感的秋庭也开始遭遇到危险：润生茶被下药、作森林浴时遭遇空气枪袭击、试演会当天更遭击晕。然而就是从这些事件中，柯南找到了推理的逻辑：凶手试图把秋庭排除在凶杀外。这边已经正式开演的演奏会浑然不知音乐大厅外已是爆炸连天，小兰、灰原哀以及演奏厅内的一千多人顿时危在旦夕，绝对音感成为了唯一的救命线索。柯南找到了爆炸的逻辑，要在罪犯引爆最后一个炸弹前，把他找出来。

漆黑的夜晚，一名间谍悄然潜入日本警方某机构，盗走了记载着各国谍报机构重要数据的绝密文件的绝密数据。日本警方和FBI探员赤井秀一（池田秀一配音）旋即与间谍展开追逐。最后，逃亡者的车辆坠落悬崖。第二天，柯南（高山南配音）和伙伴们来到东都水族馆观光，结果发现一名受伤的美丽女子（天海佑希配音）。该女子处于失忆状态，身上的手机也破损无法使用。柯南等人答应要帮她恢复记忆，当他们七嘴八舌之际，藏在暗处的黑衣组织成员贝尔摩德（小山茉美配音）冷冷地注视着这一切。在相处过程中，女子非凡的身手和奇怪的言行举止让灰原哀（林原惠美配音）对其真实身份产生怀疑。刚刚还一派祥和的水族馆，沉浸在快乐之中的人们，根本会想到随着那名神秘女子技艺的恢复，自己马上就要被卷入黑暗组织的杀戮和混乱之中……