工藤新一是全国著名的高中生侦探，在一次追查黑衣人犯罪团伙时不幸被团伙成员发现，击晕后喂了神奇的药水，工藤新一变回了小孩！新一找到了经常帮助他的阿笠博士，博士为他度身打造不少间谍武器。为了防止犯罪团伙对他进行报复，新一决定隐姓埋名，暗中追查他们，希望能得到解药。一日，新一的女友毛利兰来到了阿笠博士的家寻找男友的下落，被小兰撞见的新一情急之下编造了自己名叫江户川柯南，随后柯南寄居在了小兰家。小兰的父亲毛利小五郎是一名私家侦探，新一可以籍着和他一起四出办案一起追查黑夜人的下落。柯南在小学认识步美等小学生，他们一起组织了一个少年侦探团，向罪犯宣战！

　　怪盗基德的预告信出现在了北海道函馆，斧江财阀的收藏库中。这次基德将要盗走的是，江戸幕府时期新选组副长土方岁三的日本刀。向来追逐奢华宝石的怪盗基德，居然会看上刀？
　　此时，被称作西部名侦探的服部平次和柯南一行人，也因为剑道大会来到了函馆，在基德执行预告的当日，平次看穿了基德的伪装并对其穷追不舍！
　　同一时间，一具尸体在函馆仓库街被发现，尸体的胸口有一个十字伤口。搜查中，出现了一位被叫做“死之商人”的活跃于亚洲一带的美籍日裔军火商。这个人一直在寻找斧江家初代家主藏在函馆的宝藏。斧江家江戸幕府战争时代深耕军需产业，传说那宝藏是能扭转幕末纷争的强力武器，而这宝藏似乎和基德追逐欲盗取的刀有着千丝万缕的联系。在基德瞄准刀的同时，有一位剑士也在向基德逼近……

　　柯南、灰原及少年侦探队成员步美、光彦、元太随博士这日露营完毕，绕道参观西多摩市新建于富士山前的日本第一双塔摩天大楼，毛利小五郎恰也应双塔所有者、他的学妹常盘美绪之邀，携小兰、园子参加开幕典礼。美绪介绍下，他们认识以画富士山闻名的画师如月峰水、市议员大木岩松、双塔的设计者风间英彦（森谷帝二的弟子，第一弹《引爆摩天楼》中，森谷曾向新一挑战）、天才程序员原。期间灰原的举动异常。
　　大木提前入住B塔被害，目暮警官着手调查发现他与美绪似有不同寻常关系，不久原亦被杀害于家中。因为现场都留有与日本画画师作画时所用的乳钵相似的小酒杯碎片，两起案件似系一人所为。柯南由小酒杯联想到灰原曾效力的、以酒名为绰号的黑暗组织，并注意到第二起案件中碎片上未沾染血迹。与此同时他找到灰原举动异常的原因，却发现她正被人追踪。而园子玩笑弄的发式令她像极了雪莉（灰原）。
　　开幕酒会上，美绪向宾客展示如月最为宝贵的富士山画作时被杀，死相正如横亘在富士山正中的双塔的缩影图，她的身下也有一个小酒杯，不过却是完好的。地上一颗原本该呆在美绪脖子上的珍珠令柯南将目光转向如月。紧接，A楼美绪公司电脑档案所在的楼层及地下配电室发生爆炸。逃亡时刻，柯南注意到正有一支枪瞄准园子，心中给出了所有疑问的答案，但他及小兰等人最迫切需要解决的却是如何从火海逃脱。

　　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。

　　风和日丽的一天，铃木财团巨资营建的铃木塔举行了盛大的开幕典礼。柯南（高山南配音）和好朋友们自然受邀参观。谁知一名游客突然被远处建筑发射来的子弹狙击身亡，柯南锁定凶手果断展开追击，然而对方胆大非常，公然炸毁拦截他的警车，在重重包围中脱身而去。在此之后，FBI和日本警方组成联合调查总部，经朱蒂•斯泰琳（一城美由希配音）介绍得知，嫌疑人很可能是原美国海豹突击队狙击手蒂莫西·亨特。战功显赫的亨特曾经获得过银星勋章，但是后来被战友指控违反交战原则，射杀了手无寸铁的平民，此后他更在战场上遭遇影响毕生的创痛，人生也彻底跌入低谷。此番他以神秘狙击手的出现，显然是想想那些毁灭了他的人生的人们复仇。
　　狙击事件接连而起，全东京陷入莫大的恐慌之中……

　　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。