次郎吉のもとにキッドから宝石グリーン・エンペラーを奪うという予告状が届く。次郎吉は400戦無敗の空手の達人、京極に警備を任せる事に。予告日、博物館の展示室では京極が首からグリーン・エンペラーをかけて1人で警護。キッドからは京極宛てに手紙が届き、コナンはこの手紙の意図するものを考えるが…。

博物館にキッドから大量の炙り出しの手紙が届き、コナンは目的を推理する。京極は展示室から皆を退去させ、入った者は敵と見なして制圧すると忠告。廊下に出たコナンは手紙を調べて何かに気付く。予告時間に館内の電気が消える。廊下には麻酔ガスが充満。機動隊員たちは次々に倒れ、コナンは防毒マスクに手を伸ばすが…。

コナンたちは隣のクラスの則也と知り合い、則也が泊まっている大学院生、敏成のアパートへ遊びに行く事に。アパート到着後、駐車場から戻ってきた敏成の叫び声が廊下から聞こえてくる。駆け付けると、隣の4号室ではフリーターの安富が胸と腹を刺されて事切れていた。コナンは3、4号室の状況から敏成を犯人と疑うが…。

高木はコンビニに聞き込みに行き、半年前の交通事故の時、現場から安富が走り去っていた事が明らかに。事故を起こした運転手は一命を取り留め、轢かれて他界したのが敏成の姉の美伽だった。コナンは敏成が犯人と改めて確信。コナンは則也の足のつねったような跡を突破口に敏成のアリバイトリックを見破って…。

海に来たコナン、元太、光彦、歩美、哀は滝口幸太郎、奈央夫妻と知り合い、停泊するクルーザーで食事をご馳走になる。幸太郎は自宅のプールで特訓して泳げるようになったという。幸太郎は海辺にいるコナンたちに手を振った後、海面へと飛び込むが溺れて他界。コナンは本当に幸太郎が泳げるようになったのか疑問を抱いて…。

喫茶ポアロが雑誌の取材を受け、店員の梓と三毛猫の大尉が雑誌に掲載される。すると雑誌を見て自分が大尉の飼い主という人物が現れる。コナンは3人も飼い主が現れたのは大尉が特別な三毛猫だからと気付いていた。そして、本物の飼い主は無事見つかるが…。後日、その飼い主が事件に巻き込まれてしまう…。

コナンたちは大尉に会いに行き、寝室で頭から血を流して倒れている会社社長の益子を発見。部屋は密室状態だった。佐藤刑事、高木刑事は現場の状況から事故と判断。この後、スナックママの露口、元社員の麻生、小説家の漆屋が部屋を訪ねていた事が判明。コナンは3人の話を聞いて犯人を見抜くと、密室トリックも見破って…。

蘭は空手部の先輩、弥生が住んでいるシェアハウスに遊びに行く。弥生は靖子、鈴木、克子とハウスをシェアしていた。この後、小五郎とコナンが蘭を迎えに来た時に2階の自分の部屋で首から血を流して絶命した克子が発見される。目暮警部は第一発見者で、克子を恨んでいる鈴木を犯人と疑うが、コナンは…。

世良はコナン、蘭、園子を連れて依頼人がいる貸し別荘へ。別荘には高校時代のアウトドア部の仲間が集まっていた。15年前、近くの別荘で妻が夫を刺殺する事件が発生。返り血を浴び、赤女と呼ばれる妻は今も逃走中だった。依頼は赤女にまつわるイタズラの犯人捜し。だがコナンと世良が森を調べている間に事件が起きて…。

薄谷の遺体が見つかり、長野県警の上原刑事は蘭たちが風呂場の湯気に気付いた後、風呂に入るまでの犯行と推理する。任田は薄谷を殺害したのは赤女しかいないと訴えるが…。捜査が進む中、コナンと世良はトマトと塩を使った実験をして犯人の見当をつける。この後、この世にいるはずのない赤女が貸し別荘に現れて…。

コナンたちは奇妙な事件の写真を確認し、上原は12年前に聡子が行方不明になった日の写真に注目。大和警部は赤女事件の現場にいた元警察官から新事実を聞き出す。大和から新事実を聞いたコナンと世良は自分たちの推理が正しいと確信し、薄谷を殺害した犯人とトリックを暴くが…。その時、窓の外から赤女が再び現れて…。

お笑い芸人のドドンパ六助は所属する天藤芸能社の社長、天藤英樹を殺害したと交番に自首してくる。だが、捜査を進めていくと、供述内容の矛盾が次々と発覚。そして本当の殺害時刻のアリバイも成立し、ドドンパの犯行は不可能とわかる。ドドンパは犯人になろうとした理由を打ち明けるが、コナンはある事が気になって…。

コナンは都合が良すぎるアリバイに違和感を抱き、ドドンパへの疑いを強める。そんな折、警視庁に犯人を名乗る女性らしき人物から電話がかかってくる。コナンはコンビニ店長、絵描きの泉から話を聞き、巧妙なアリバイトリックを見破る。コナンは関係者を集め小五郎に麻酔銃を発射。眠りの小五郎の推理ショーが幕を開ける…。

コナン、蘭、園子はホテル暮しをしている世良の部屋を見せてもらう事に。世良の部屋がある30階の廊下では編集者A、B、Cがホテルに缶詰めの小説家、火浦京伍の原稿を待っていた。この後、火浦の部屋の真下に部屋をとっていた助手の水無月千秋が殺害される事件が発生。火浦のアリバイは完璧だったが、コナンと世良は…。

水無月千秋がホテルで絞殺される。水無月のトランクからは消印が20年前のハガキが見つかる。差出人は火浦で、宛先は水無月ではなく、大田純という名前だった。それは火浦が連載する小説「電話と海と私」のヒロインの名前だった。この後、コナンと世良は高木の何気ない一言から火浦のアリバイトリックを見破って…。

コナンは元太、歩美、光彦、哀、阿笠博士と堤無津川凧揚げ大会に参加する。チーム少年探偵団とチームカフェ廉野が凧を揚げる順番になったが、凧を持って後退りしていた廉野は足を滑らせ、後ろ向きのまま堤無津川に。泳げない廉野は溺れ、救出されるが意識不明の重体。コナンは、これは事故ではなく事件だと睨む。

コナンは犯人とトリックを見破るが、それを裏付ける証拠がなかった。その時、哀と歩美が声をかける。哀は盗聴しようとした事を聞いたと伝え、歩美は携帯を紛失した事を告白。コナンは携帯に犯人の証拠が残っている事に期待する。容疑者に聞こえる声で、落とした携帯は録音中だったから拾った人の声が録れていると語って…。

コナンは阿笠博士、元太、歩美、光彦、哀とペンションを訪れ、経営する三姉妹に迎えられる。食事を終えた三女の樹里は薬がない事に気付き、恋人の雅彦が町の病院まで取りに行くが、病院から雅彦が来ていないという連絡がくる。コナンたちは行方不明になった雅彦を探しに行く事に。そして崖下で絶命した雅彦を発見する。

買い物帰りに姿を消した哀。哀は、仲良くなったミツルの自宅を訪ね、強盗に監禁されていた。猿ぐつわを噛まされた哀。口をガムテープで塞がれたミツル。付けっ放しのテレビで流れるニュースはミツルの元夫、檜垣直志が何者かに殺害されたという事件を報じていた。コナンは哀からの話を聞いてアリバイトリックを見破って…。

英理が入院し、コナンと蘭、小五郎がお見舞いに行く。病院には安室も来ていた。安室が訪ねた楠田陸道と同じ病院の個室には高坂樹理が入院していて、高校時代の同級生がお見舞いにやってくる。この後、廊下に樹理たちの悲鳴が聞こえ、病室では伶菜が絶命していた。コナンは犯人の目星をつけ、推理を巡らせる…。

杯戸中央病院で見舞い客の須東伶菜が殺害される事件が発生。死因は青酸系の毒物による窒息死だった。目暮警部たちは一緒に紅茶を飲んでいた同級生4人の中に犯人がいると睨む。蘭の何気ない一言を聞いて犯人が仕掛けたトリックの謎を解くコナン。伶菜がハーブティーに浮かべたレモンこそがトリックの肝だった。

コナン、蘭、歩美、光彦、元太、哀、阿笠博士は米花水族館にやってくる。ここは蘭にとって思い出の水族館で、新一の姿を思い出す…。新一が何かの匂いに気付いて辺りを見渡すと、ガソリンスタンドでバイトする朱本が絶命していた。朱本の携帯から電話やメールをしていた新一はその時に無視した3人から話を聞くが…。

新一と目暮警部は被害者、朱本が連絡していた尾城那穂、中桐鹿子、仁部浩大から話を聞く事に。3人はアリバイの証拠となる動画を見せ、目暮は人が撮った映像と判断。新一は犯人が明るい水中回廊で犯行に及んだ理由が気になる。この後、新一は何気ない蘭とのやりとりから理由に気付き、徐々に犯人を追い込んでいく…。

鈴木美術館でムンク展が開催される。学芸員、沼尻は「叫び」は確認を終え、運送しているという。しばらく後、沼尻は「叫び」を載せた車が突然消えたと報告。館長は国際問題になりかねない大事件と心配する。その直後、「叫び」を載せた車が遅れて到着。「叫び」は無事だった。新一は電話越しに事件の謎を解明する…。

コナンたちは盗まれた自転車を見つけ出したシルバー探偵団の老人4人に出会う。翌日、黒田という若者が殺害される事件が発生。第一発見者はシルバー探偵団だった。光彦たちはお手柄が続いている事に違和感を抱き、シルバー探偵団を調べる。結成されたのはひと月前でメンバーを募集した頃に老女、城戸が事故死したという。

小五郎は失踪した画家の青木悟を探して欲しいと妻の碧から依頼される。コナンは最後に届いた、仄暗い海、浜辺に青白く輝く波が打ち寄せている幻想的な絵を見て、青木が富山湾にいると推理。水死体を発見する。民宿の主人の林の証言から犯人は青木の民宿の部屋を知っている人物と判断。3人が容疑者として浮上して…。

コナンはジョディと会い、楠田陸道の事を外部に漏らさないで欲しいと頼む。その時、ジョディは高木刑事から連絡を受け、知り合いで杯戸小学校教師の夏子が階段から突き落とされ、意識不明の重体になった事を知る。コナンは夏子が襲われたのは学校と推理。同僚の菅本、保護者の植野、神立から話を聞く事にするが…。

ジョディの知り合いの杯戸小学校教師、夏子が階段から突き落とされて意識不明の重体になる事件が発生。コナンたちは同僚の菅本、保護者の植野、神立からもう一度話を聞く。安室とコナンは夏子が採点した答案用紙の写真を確認し、誰が犯人かに気付いていた。この後、コナンと安室は写真を見せながら犯人の犯行を暴いて…。

ジョディとコナンは夏子の容態が悪化したと聞き病院へ。その頃、安室はキャメルに楠田の事を訊ねていた。キャメルが知らないと答えた直後にジョディがやってくる。キャメルは楠田が自殺した事は話してないと答えるが、そのジョディは変装したベルモットだった。ベルモットと合流した安室は赤井が生きていると推理して…。

安室は赤井が生きていると確信し、工藤邸にいる沖矢を訪ねる。来葉峠で頭を拳銃で撃たれ、車ごと焼かれた男性。安室は来葉峠の遺体は楠田と睨んでいた。その頃、ジョディもキャメルが運転する車で安室と同じ事を考えていた。間違いなく沖矢が赤井だと考えていた安室は、マスクを取ってくれと沖矢に要求して…。

来葉峠でジョディはキャメルが運転する車に乗り、公安から逃げていた。その時、赤井秀一が現れ、公安の車に発砲。ジョディたちは公安を振り切る事に成功するが、赤井はすぐに戻れと指示。その頃、工藤邸にいる安室に部下から連絡が入りタイヤを撃たれたと報告。赤井は公安から携帯を受け取り、安室と話し始める…。