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！

　　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。

　　东京峰会召开在即，为了确保会议顺利进行，日本警方出动约两万名警力对位于东京湾的超大设施“海洋边缘”进行安保工作。可就在严密的防控下，此地已然发生了爆炸案。令柯南（高山南配音）等人始料未及的是，现场居然留下了对毛利小五郎（小山力也配音）极其不利的证据。在此之后，小五郎遭到逮捕。柯南则发现安室透曾出现在爆炸现场，并且负了伤。为了还毛利叔叔的清白，柯南和阿笠博士以及少年侦探团的小伙伴们联合起来勘察现场，搜集证据。随着调查的深入，柯南发现这起爆炸案隐藏着包括恐怖分子、公安在内多方的复杂关系，而真相更令所有人瞠目结舌……
　　本片是“名侦探柯南系列”第22部动画剧场版，票房总收入超过90亿日元。