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。日本警方和FBI探员赤井秀一立即与间谍展开追逐。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。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，根本不会想到随着那名神秘女子记忆的恢复，自己马上就要被卷入黑暗组织的杀戮和混乱之中……

某个黑夜，一名间谍潜入日本警察机关企图盗取一份机密文件，这份文件内容中含有英国“MI6”、德国“BDN”、美国“CIA”，甚至还有“FBI”等各国谍报机构的相关人员名单。千钧一发之际，安室透率领的日本公安赶到，间谍夺车逃跑，高速公路大桥上上演激烈追逐战，其他的车辆也被卷入其中，眼看要酿成惨重事故的瞬间，间谍的车被FBI赤井秀一用来复枪射中，从大桥坠入海中。 第二天，柯南等人来到东都水族馆游玩，他们在巨大摩天轮底下，发现了一位独自一人又负伤的漂亮女子，仔细一看她的两只眼睛的瞳孔颜色不一样，也就是俗称的“阴阳眼”。可是，这位女子已经是连自己名字都不记得的失忆状态，带的手机也已经损坏。为了帮助她找回记忆，柯南等人约好了和她同行。没想到，这一切都被贝尔摩德暗中监视着……

某个黑夜，一名间谍潜入日本警察机关企图盗取一份机密文件，这份文件内容中含有英国“MI6”、德国“BDN”、美国“CIA”，甚至还有“FBI”等各国谍报机构的相关人员名单。千钧一发之际，安室透率领的日本公安赶到，间谍夺车逃跑，高速公路大桥上上演激烈追逐战，其他的车辆也被卷入其中，眼看要酿成惨重事故的瞬间，间谍的车被FBI赤井秀一用来复枪射中，从大桥坠入海中。　第二天，柯南等人来到东都水族馆游玩，他们在巨大摩天轮底下，发现了一位独自一人又负伤的漂亮女子，仔细一看她的两只眼睛的瞳孔颜色不一样，也就是俗称的“阴阳眼”。

位于东京的东都线地铁开通当日，一起针对东京都知事朝仓优一郎的炸弹袭击事件爆发，导致东都线列车损毁。经过一番推理，江户川柯南等人认定这次的事件与8年前朝仓优一郎主持负责的北之泽水坝的修建有关。当年为了修建大坝，朝仓动员北之泽村的人民搬入新村，可是仍有许多人反抗到最后阶段不愿搬迁。为了探明事情的真相，柯南、灰原、少年侦探团以及毛利小五郎等人开车前往白雪皑皑的北之泽。在这片纯净的雪国，少年们尽情玩耍，与此同时他们也遇到了几名原北之泽村的村民，山尾、远野、立原等人。他们是从小一起长大的好朋友，而彼此之间似乎又有着某种芥蒂和秘密。立原的儿子冬马在8年前坠崖，在这8年时间里他一直昏迷不醒。在母亲的照料下冬马终于醒了过来，但却丧失了记忆，不知道当时在自己身上发生了什么事情。柯南通过推理，认为冬马的坠崖与一系列的案件有关。

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”度假。这座岛屿自古流传着关于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，跟宝藏传说有着很大的关系，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“Jolly Roger”后，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，柯南誓要逐步解开谜题。

某天，毛利侦探事务所接到了知名舞台剧女演员牧树里的委托。委托内容是牧树里收到怪盗基德预告信，信中指出怪盗基德将在舞台上夺取牧树里佩带的蓝宝石戒指“命运的宝石”。于是毛利小五郎接受保护宝石的工作，依据毛利小五郎的推理，基德将在演出的最后一天前来盗取这颗无价的宝石。在演出的最后一天，毛利小五郎、小兰和柯南受邀观赏舞台剧，在剧场里错综复杂的人群中，基德到底会假扮成谁出现在大家面前，在紧张的埋伏等候中，出现在大家面前的竟然是工藤新一，柯南一方面必须保护宝石，另一方面又不能拆穿基德假扮的工藤新一，因为拆穿基德就等于公开自己身体缩小的秘密。柯南只好盯紧假的工藤新一，一刻都不能松懈。就在舞台剧即将落幕之前，柯南发现假的工藤新一不见了，随即追上，但却在一片混乱之中让基德逃脱了。不过，“命运的宝石”终究是保护住了，牧树里为了表示感谢，邀请毛利侦探前往北海道函馆的别墅度假，同行的还有一同演出的其他演员。就在大家都搭上飞机前往函馆的机舱时，一幕精心设计的杀人剧就在大家面前上演了。柯南除了要防止基德再度混入人群中，又要解开发生在飞机上的密室杀人事件，到底柯南要怎么行动呢？

目暮警官、毛利兰的母亲妃英理以及阿笠博士接连遭到不明身份之人的暗算。江户川柯南开始追踪伤害了阿笠博士的犯人，他根据几起案件现场留下的线索，发现犯人是按照扑克牌的顺序来行凶的，而且遇害者都是与名侦探毛利小五郎有关的人。目暮警官提供的线索初步揭开了事情的真相，原来毛利小五郎当年任职警察的时候，曾经逮捕了犯下杀人罪的赌徒村上丈，当年也因为这一事件导致毛利小五郎离职以及婚姻变故。十年后，服刑期满的村上丈出狱了，他开始按照扑克牌的顺序向毛利小五郎身边的人展开报复。在得知了事情的原委后，毛利小五郎努力寻找身边有什么人与数字有关。在这一过程中，各种惊险的场面接连出现。然而江户川柯南也开始对案件的真相产生了疑惑……

这日柯南、小兰一行人来到米花町市政大厅，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、推理小说作家工藤优作由于参与故事编写，也来到现场。然而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！而优作也在现实中对案件展开调查。

铃木园子的伯伯铃木次郎吉在一次次败给怪盗基德后仍然心有不甘，他决定再一次向怪盗基德发起挑战。铃木次郎吉斥巨资制造了巨型飞船，并以镶嵌有名贵宝石“天空的贵妇人”的戒指作为赌注，邀请怪盗基德前来挑战，看他能否在东京到大阪的六小时飞行航程内，完成这项困难的任务。江户川柯南、毛利兰等人也受到了邀请，甚至电视台的人也兴师动众前来采访。随着时间的流逝，双方的对决悄悄展开。然而另一方面，恐怖组织红色暹罗猫也登上了飞船。此前不久，红色暹罗猫袭击了国立东京微生物研究所，并盗走了一种致命的病毒。怪盗基德再发挑战书、实验室细菌丢失、恐怖分子袭击，众多危机一触即发！为了保护飞船上的财宝，柯南、服部平次还有警方等共同协作，与盗贼展开头脑作战！