コナンたちは料理が船に載せられ店内の水路を通って部屋に運ばれるという趣向で評判の料亭・流水亭にやってきた。コナンは料理を運ぶ船の動きに興味津々。そんな時、隣の部屋の三人連れの一人が別の客室で刺殺される。死んだのは大学の助教授で、この日は彼の昇進祝いだったという。コナンは船を使ったトリックを疑う。

阿笠博士は伯父が残した別荘にコナンと少年探偵団の子供たちを招待し、隠されている宝を探してほしいと頼む。コナンは50年間誰も足を踏みいれていないはずの別荘に何者かが住み着いていた形跡に気づく。だが、このことは不思議な記号が書かれた食器のかけらと共に博士が仕組んだ宝探しゲームの筋書きにはないものだった。

別荘から不思議な記号のついた品物が10個も発見され、同じ模様のついたハガキが伯母に送られてきたことを阿笠博士が思い出したことから、コナンは暗号を解く手掛かりを見つける。暗号を解き、屋根裏に通じる隠し階段を発見。屋根裏部屋を探索するコナンたちの背後に、おもちゃを壊した犯人の影が忍び寄る。

町内の子供会で人形劇をやることになったコナンたちは、他の子供たちと高原のペンションで合宿することになった。演出をする青年と知り合いの光彦は大はりきりで練習に口を出し、子供たちの反感を買う。休憩後、練習を再開する時間になっても三丁目の子供たちと演出の青年が姿を見せず、人数分の人形も消えてしまった。

事件を依頼された小五郎と、コナン、蘭は絡繰峠の蜘蛛屋敷と呼ばれる鳥取県の旧家・武田家に向かう途中、服部平次と和葉、米人カメラマンのロバートを拾う。武田家当主の信一は、先日納屋で首を吊った出入り業者の根岸を殺した犯人を見つけてほしいと言う。その夜、信一が人形倉の梁から首を吊った無残な姿で発見される。

人形倉の梁に吊された絡繰人形の匠で武田家当主の信一の死は、蜘蛛御前の祟りに見せかけた殺人事件だとコナンと平次は推測する。二人が信一の事件に気を取られている間に、和葉が何者かに襲われる。体を糸でグルグル巻きにされて首を吊られそうになった和葉を間一髪のところで救出したコナンたちだったが…。

蜘蛛御前の祟りに見せかけた武田家当主・信一殺しのトリックを解明し、真犯人を割り出したコナンと平次は、関係者を人形倉の二階に集め、謎解きショーを始める。倉の外から信一の首を絞めた方法を説明したコナンは、犯人の狙いと一連の事件の関係を説明するため、武田家の人々に辛い事実を告げなければならなかった。

水族館の水中ショーに招待されたコナンたちは、ショーの主役・大沢美智子がショーの最中に溺死体で発見されるところを目撃する。美智子の足に湿布が張られていたことから、肉離れを起こしたための事故と思われた。が、コナンは美智子のプロ意識の高さと素潜りの実力を考えると、不自然なことが多過ぎると考える。

体調を崩して病院に行った小五郎は、検査結果を家族と一緒に聞きに来るようにと言われ、動揺する。診察をした医師・新出から酒を控えるようにと忠告され、重病ではないと知り小五郎は一安心。その夜、小五郎とコナン、蘭は新出家の夕食に招待され、新出家の家族と食卓を囲むが、肝心の新出が入浴中で待たされることに。

新出医院の院長の入浴中の感電死は、不幸な事故と思えた。が、不審な点が多いことに気づいた目暮警部は、停電中の全員の行動を再現してもらうことにする。事件の停電時間は一分間。だが、再現した暗闇の中ではお手伝いのひかるがブレーカーを上げるのに34秒しかかからなかった。コナンはこの空白を埋める証拠を発見する。

コナンと蘭、園子の三人は遊園地にあるスケートリンクで冬の夜のイベントである花火大会を待っていた。寒さに我慢できずにトイレに駆け込んだ園子は、若い女性の射殺死体を発見する。遺体の近くには血で書かれた文字のようなものがある。これが被害者のダイイング・メッセージなのだろうか？

トイレの壁に残された血文字から、小五郎は千尋殺しの犯人は佐野泉だと決めつける。だが、被害者は即死状態だったと思われ、自分で文字を書き残すのは不可能だ。千尋の携帯電話に残された「KIX」の文字が事件の謎を解くカギだとにらんだコナンは、千尋の仲間たちの会話から、千尋の残した暗号を解くヒントを得る。

クイズに応募したコナンたちは、見事豪華クルーザーの旅をゲットする。乗客は他に8人。服部平次と小五郎の先輩の元警視　鮫崎もいた。鮫崎は二十年前の現金強奪事件の主犯・叶才三と同じ名の乗客がいると知り色めき立つ。が、その時、非常用縄ばしごの箱の中から乗客の一人・蟹江らしい焼死体が発見される。

横溝刑事に内密の捜査を依頼された小五郎は、コナンと蘭を連れて静岡に向かう。横溝刑事を悩ませている事件は、有名なベテラン俳優が楽屋で死亡し、３人の共演者がそれぞれ犯行を自供したというものだ。静岡に到着早々、県警の課長に真犯人は誰なのか名推理を聞かせてほしいと迫られ、小五郎は窮地に追い込まれる。

黒の組織に発見される夢を見た哀はコナンに心の動揺を見抜かれ、子供を演じ続けろと忠告される。その直後、哀は組織のメンバー・ジンの車を発見。コナンは車に発信器と盗聴器を仕掛け、追跡をする途中で組織の暗殺計画を知る。計画を阻止するため、コナンは暗殺が予定されているホテルに一人で乗り込む決心をする。

黒の組織の暗殺計画を知り、ホテルに駆けつけたコナンと哀の目の前で呑口議員が死亡する。犯人のピスコは議員の周辺にいた７人の中にいる。混乱した人込みの中で、哀はピスコの手でホテルの酒蔵に閉じ込められてしまう。メガネ型携帯電話で連絡を取ったコナンは哀にパイカル（白乾児）という酒を見つけて飲めと指示する。

ホテルの酒蔵に監禁されてしまった哀は、コナンの指示でパイカル酒を飲み、古い暖炉の中に隠れる。その直後に酒蔵に入ってきたジンとウォッカは、仲間のピスコと哀を見つけられずに立ち去る。暖炉の中で哀は元のシェリーの姿に戻り、煙突から脱出を試みる。が、ホテルの屋上に出たシェリーを一発の銃弾が襲う…

阿笠博士と坂の途中にある喫茶店に行ったコナンたち少年探偵団の面々は大はしゃぎ。子供たちはアイスクリームやパフェを注文してゴキゲンだったが、坂の上に停車中の宅配便のトラックが店に飛び込み、客の一人が死亡する。不幸な事故だと誰もが思った。が、コナンは死亡した男の連れの不審な行動に疑問を抱く。

音楽産業グループの会長の妻に不気味な脅迫状が送られてくるという。脅迫状には、極秘に進めている日本人シャンソン歌手・ジェラール天馬の日本デビューの契約をかねて開く内輪のパーティーで事件が起こることが暗示されている。小五郎と蘭、コナンは会長の知り合いの家族と偽ってパーティーに潜入することになるが…。

ジェラール天馬は青銅のアーサー王の剣が背中に突き刺さり息絶えていた。死の直前まで、天馬と口論をしていた義則に容疑が掛かるが、義則は頑に犯行を否認する。グランドピアノの蓋が開いていたことを不審に思ったコナンは、遺体の下の床についた傷跡とピアノの内部にあった紫色のシミから事件のトリックを追う。

下校途中にS字フックのついた指輪が落ちてきた。コナンと少年探偵団の子供たちは二つのS字フックに繋がれた結婚指輪を『ＳＯＳ』のサインだと考え、女の人がどこかに監禁されていると思い込む。指輪に彫られたイニシャルを頼りに、子供たちは道路に面した窓のある九つの部屋の大捜索に取りかかる。

拾ったスーパーのレシートでその家の献立を推理して遊んでいたコナンと少年探偵団の子供たちは、6枚まとめて捨てられていたレシートを拾う。そこには食料品と日用品などのほかに「クロニン」という薬品の名前が印刷されている。毒性の強いクロニンを何に使うのか？コナンたちはレシートを捨てた人物を探そうと決意する。

大物歌手・蘇方紅子が主催するチャリティーショーにゲスト出演することになった小五郎は、他のゲストと共に世界各国のおびただしい数の仮面が飾られた蘇方邸に招かれる。深夜、「呪いの仮面の使者」と名乗る人物の電話で起こされた小五郎、コナン、蘭の3人は、鍵のかかった寝室で惨殺された蘇方紅子の遺体を発見する。

小五郎はドラマ制作会社の社長から母親の身辺警護を依頼された。依頼人の古川悦子の母・勝江は、三日前に襲われてケガをしたという。古川邸を訪れた小五郎とコナン、蘭の3人は、古川家の家族仲の悪さに呆れ、メイドの梓も勝江にひどい仕打ちを受けているらしいことを知る。その直後、勝江の部屋から銃声が響く。

伊豆・天城山中の山荘に遊びに来たコナンと小五郎、蘭の3人は人気テレビ番組「アーバンハンター」のスタッフたちと知り合う。番組の親睦会ということだったが、主演俳優の砂岡とスタッフとの間はギクシャクした雰囲気。その夜、小五郎たちとの酒宴で悪酔いした砂岡が自室に引き上げた後、ライフルで射殺されてしまう。

伊豆の山荘で知り合った人気テレビ番組「アーバンハンター」の主演俳優・砂岡を射殺した犯人は山荘内にいるとコナンは確信する。が、誰もが物理的に犯行は不可能と思われた。谷向かいの岩場から狙撃したように見えるのは犯人の偽装工作に違いない。コナンは弾丸の小さな傷から複雑なトリックを崩す突破口を発見する。

コナンと少年探偵団の子供たちは阿笠博士の車で山にキャンプに出かけた。薪拾いの途中で鍾乳洞を見つけた光彦と元太、歩美は、コナンの制止を振り切って中に入る。だが、洞窟の奥で男の射殺死体を発見し、コナンが犯人の一人に銃で撃たれて重傷を負う。子供たちはコナンを背負って鍾乳洞の中を逃げ回ることに…。

鍾乳洞で仲間を殺した強盗一味と遭遇してしまった少年探偵団の子供たちは、銃弾を受けて負傷したコナンを背負って出口を捜す。石碑の謎を解き、出口に通じる『龍の道』を見つけた子供たちだったが、脱出直前に強盗一味に捕らえられてしまう。万事休すと思った瞬間、警官隊に救出され、コナンは病院に担ぎ込まれるが…。

蘭に全てを打ち明ける決心をしたコナンに銃口を向けた哀は、打ち明ければ蘭も組織に狙われると諭し、コナンに三つの選択肢を示す。コナンの退院と前後して蘭の学園祭が始まった。蘭が主役を演じる芝居を見るため、客席にはコナン、小五郎、和葉が座っていた。その客席で、高校のOBの一人が死亡、芝居は悲鳴で中断される。

蘭の芝居の上演中に起こった殺人事件の容疑者は4人。小五郎は容疑者の１人である蜷川彩子が一方的に婚約を破棄したと知ると、失恋のショックと、あてつけのための自殺と決め込む。が、蘭と舞台で演技をしていた黒衣の騎士が異議を唱え、仮面の下の素顔を見せる。その顔は紛れもなく工藤新一のものだった。

哀の作った解毒剤で元の体を取り戻した新一だったが、薬を飲んだ目的は蘭に安心させることにあった。蘭に大事な話があると言ったきりその機会を失ってしまった新一は、蘭を高層ビルの展望レストランに誘う。新一の姿に安心しきっている蘭に新一が話を切り出そうとした時、またしても殺人事件が発生。

父と母の思い出の展望レストランで遭遇した殺人事件。専用エレベーターの中で社長を射殺したのは、社長令嬢の恋人・大場だとにらむ新一だったが、肝心なところで解毒剤が切れ始める。大場のトリックを突き崩し、自供に持ち込む。コナンの姿に戻る前に、新一には蘭に伝えたい言葉があった。待ち続ける蘭の元へ急ぐ新一。