次郎吉は幕末の絡繰師が作った絡繰箱を開けてほしいと公華から頼まれる。絡繰箱には他界した夫の遺品である世界最大の月長石、月の記憶（ルナ・メモリア）が入っていた。次郎吉は怪盗キッドをおびき出すため、月の記憶が入った絡繰箱を展示。コナンたちは箱を開ける方法に思案を巡らせて…。

次郎吉は怪盗キッドをおびき出すため、世界最大の月長石、月の記憶が入った絡繰箱を展示。コナンはキッドが傍にいる気配を感じて警戒する。皆は公華が寄贈した本1万冊の中にある箱の開け方が書かれた紙を見つける事に。この後、コナンは紙の在処、箱の本当の中身に気付くが、キッドが動き出して…。

コナンたちは副担任の若狭と学校にある古い倉庫の地下室で白骨遺体を発見する。遺体は10年くらい前に亡くなったものだった。コナンたちは遺体が握っていたハチマキに書かれた暗号の解読に取り掛かる。そして、コナンは歩美が倉庫で拾った古い時間割表が暗号の解読表だと気付いて…。

コナンたちは副担任の若狭と学校の古い倉庫の地下室で死後10年くらい経った白骨遺体を発見。コナンたちは遺体が握っていたハチマキに書かれた暗号の解読に取り掛かる。歩美が倉庫で拾った古い時間割表が暗号の解読表だった。暗号は4人組の強盗が資産家の家から2億円相当の金塊を奪った10年前の事件と関係していた。

小五郎は倉田屋駒吉という謎の人物から家宝を譲り渡したいという手紙をもらい、コナン、蘭と共に山口県にやってくるが、強盗の仲間に間違われて取り調べを受ける。駒吉は1年前に時価数億円の慶長小判千両を盗んだ強盗犯だった。小五郎はコナンたちと強盗事件を調査するために萩を訪れるが、犯人に命を狙われて…。

1年前に、宝田の腕に発砲し、時価数億円の慶長小判千両を盗んだ強盗犯の倉田屋駒吉。小五郎はニュースサイト記者の明日香に頼まれ、コナン、蘭と共に事件を調査する事に。そんな折、明日香が何者かにさらわれ、小五郎とコナンは二手に分かれて明日香を捜す。小五郎は不審な行動をとる鷹丈警部を駒吉と疑う。

小五郎、コナン、蘭は湖畔にある人気レストランにやってくる。テーブルには始まったばかりの5人分のディナーが供されていたが、肝心の客の姿はなかった。この後、コナンたちは頭から血を流したオーナーシェフの口石を発見。コナンは現場の状況に違和感を抱き、謎めいた事件の真相に迫るが…。

小五郎は100万円の万馬券を拾い、コナン、蘭を連れて米花いろは寿司に行く。ミステリーファンの板前、脇田は小五郎の来店を喜ぶ。客の原島、宗近、芦野が別々に来店後、聖沢が店にやってくる。聖沢はこの中の誰かにポーチを盗まれたと激怒。ポーチの中のスマホのGPSで犯人がこの店にいると突き止めたという。

電車で100万円の万馬券が入った聖沢のポーチを盗んだ犯人は米花いろは寿司に来た客の原島、宗近、芦野の3人に絞られる。手の指をケガした聖沢はポーチを奪われた時、犯人のシャツの袖を掴んで血を付けたが、3人のシャツに血の痕はなかった。ミステリー好きの板前、脇田は犯人がわかったと推理を繰り広げるが…。

早朝、プロゴルファーの伴野は彼女の来美に別れ話を切り出し、来美は慰謝料1億円を要求。2人は夜に改めて話し合う事に。夜、コナンたちが若狭先生の部屋にいると、隣の伴野の部屋から大音量の音楽が聞こえてくる。コナンたちは文句を言うため、伴野の部屋に行き、倒れた伴野と来美を発見する。

若狭先生の隣に住むプロゴルファーの伴野の部屋で、伴野の恋人の来美が殺害される。伴野は妙な女に襲われたと証言するが、コナンは来美を殺害したのは伴野だと確信する。数人のマンション住人は妙な女を目撃。エレベーターの防犯カメラにも女は映っていた。目暮たちは伴野の熱狂的ファンの犯行として捜査を進める。

朝、コナンと小五郎、蘭が喫茶ポアロに行くと、小型冷蔵庫に入れていた安室透の特製ケーキの形が崩れるという事件が起きる。同じ事は何度もあったが原因は不明だという。梓は冷蔵庫の修理を業者に頼むが、冷蔵庫は壊れていなかった。コナンは店の外にカメラを設置して閉店後の店内を撮影する。

綾乃は美冬の自宅マンションを訪ね、胸から血を流した美冬を発見。美冬は「田端さんが…。早く逃げて」と言って絶命する。綾乃はマンション前を通りかかった小五郎、コナンに事情を説明。コナンたちは部屋に向かうが、すでに遺体は消えていた。この後、コナンたちは話を聞くため、田端の自宅を訪ねるが…。

廃研究所に小五郎、コナン、不動産屋社長の東、秘書の河西、事務員の末子が集まる。東は殺害予告をされ、犯人を見つけて欲しいと小五郎に依頼。廃研究所には東に恨みを持つ会社員の山南、自動車修理工の北尾、ウエイトレスの加奈も呼び出されていた。小五郎は調査内容を東に報告し、東を襲った犯人を特定する。

蘭のスマホに妃英理からメッセージアプリで連絡がくる。内容は「悪い奴らに捕まっている」というものだった。2時間前、英理は男3人組に拉致されて廃ビルに連れていかれる。英理は男の1人からスマホを奪って逃げ、ロッカーの中から蘭に助けを求めたのだ。コナンたちは英理を探し出そうとするが…。

恨みを持つ男3人に拉致された妃英理。小五郎、蘭、コナンは英理がいる場所を探すため、事務所から1キロ先の東都タワーが見える増上寺にやってくる。コナンはスマホと鐘の音を利用し、英理がいる場所を分禄町と須単町に絞り込む。英理は自分のメッセージが男たちに筒抜けと知り、暗号のようなメッセージを蘭に送る。

コナンたちはレストランで日売スポーツ記者の橋爪と同僚の加賀爪が言い争う現場に遭遇。2人は仲が悪いのに何から何までソックリだった。夜、川原で加賀爪の遺体が発見される。死因はタンブラーのコーヒーに混入された青酸化合物による中毒死。タンブラーから指紋が検出された橋爪は重要参考人として取り調べを受ける。

コナンたちは絶命した不動産会社社長の河合信蔵と元従業員の柴田健介を発見する。現場は信蔵の自宅だった。会社のお金を着服してクビになった柴田。信蔵はお金を返せばクビはなかった事にすると柴田に約束。だが、信蔵は再び雇うつもりはなかったという。目暮警部は2人が言い争って相討ちになったと判断するが…。

小五郎、コナン、蘭はペンション鳩笛荘にやってくる。鳩笛荘にはタレントのオー太郎、ウェブデザイナーの井出、文具メーカーOLの藤吉、タウン誌ライターの城ヶ根も宿泊する。そんな折、オー太郎の元相方、キュー次郎の遺体が発見される。キュー次郎は7年前に放送していた特撮番組ビューンのカードを所持していた。

キュー次郎の遺体が見つかった後、鳩笛荘の密室状態の客室で絶命したオー太郎も発見される。オー太郎は7年前に強盗殺人事件を起こしたビューンのお面を被った2人組の犯人の1人と判明。支配人、友里朝子の娘の未央奈は7年前の事件の目撃者だった事も明らかに。コナンはオー太郎の客室を調べて事件の真相に近づいて…。

小五郎は東京スピリッツVSガンバ大阪の始球式を務める事になり、コナンたちを連れて東都スタジアムにやってくる。だが、小五郎は体調を崩して始球式で観客に笑われる事に。始球式後、医師に下痢と診断された小五郎。コナンは小五郎が飲んだ公式スポーツ飲料が下痢の原因と考える。

小五郎、コナン、蘭は川を渡るように座敷が設けられた川床料理店に来て、帝都大学の樹璃、麻里亜、夕子と知り合う。写真部の仲間という3人は出版社主催のフォトコンテストに参加するため、色々な写真を撮影していた。この後、川に沈んだ夕子の遺体が発見される。目暮警部は撮影の時に誤って転落した事故死と推理するが…。

コナンたちはクラス副担任の若狭とキャンプ場に来て、白網大学バスケ部の芦沢、漆原、段野、美鳥と知り合う。この後、漆原は段野、芦沢と揉めて険悪な雰囲気になる。不貞腐れた漆原は酒を飲んで寝ると言って自分のテントに入っていく。そして、元太が漆原のテントが燃えている事に気付いて…。

燃えるテントから白網大バスケ部の漆原の遺体が発見される。コナンはテント内を見て、溶けたロウソクの中に竹ヒゴが1本混ざっている事に注目。コナンは何かの仕掛けと推理し、仲間の美鳥、芦沢、段野の中に犯人がいると睨む。弓長警部は漆原のテントに行った3人から話を聞き、最後にテントに行った段野の犯行を疑う。

目暮警部は国文学者、霊岸が四葉台の自宅で刺殺された事件解決のために力を貸してほしいと小五郎に頼む。起訴目前に逮捕された霊岸の甥の舞浜は霊岸が殺害された頃、笹五町で強盗に入っていたと供述。笹五町から四葉台までは車で1時間近くかかり、舞浜に霊岸を殺害する事は不可能だった。

洋画家の北園が自宅で殺害される事件が起きる。この日、弟子2人が屋敷に訪ねてくる事になっていて、第1発見者は弟子の東尾だった。もう1人の弟子の西山は奥穂湖で絵を描いていて、遅れて屋敷に現れる。目暮警部たちは東尾、西山と北園の妻の絹子、家政婦のシズの犯行時刻のアリバイを調べる事に。

目暮警部たちは倉庫にいた強盗犯の鷹取の身柄を確保する。昨夜、覆面姿の2人組が米花町の宝石店から3億円相当の宝石を奪ったのだ。眠りの小五郎が推理を始めると、鷹取は拳銃を発砲。眠りの小五郎の推理が初めて強制的に中断されてしまう。鷹取はコナンを人質にとって車で逃走する。

覆面姿の2人組が宝石店から3億円相当の宝石を奪う事件が発生。強盗犯の鷹取はコナンを人質にとって逃走する。鷹取を裏切った共犯の内海は廃工場で絶命していた。鷹取はコナンが邪魔になると、走っている車からコナンを蹴り落とす。コナンは病院を抜け出し、黒幕に報復しようとしている鷹取の行方を追う。

児童公園で星を観測していた園子は双眼鏡を町に向け、何者かが花壇の陰から遺体の腕を持ち上げる様子を目撃する。園子はコナン、蘭と現場を見に行く。花壇は佐々木スタジオ前にあり、園子たちはスタジオ所長の博人、アシスタントの利香に事情を説明。園子たちは屋上に同じ花壇がある隣りの吉村ビルも調べる事に。

全国高等学校春季剣道大会が東都体育館で開催され、平次は準決勝まで勝ち進む。準決勝、決勝前の昼食休憩中に審判員の抜谷が喉元を斬られて殺害される事件が発生。トイレにいた稔司、恒之、朱音が容疑者として浮上する。大会は中止になりそうだったが、平次は優勝して和葉に伝えたい事があると大慌てになって…。

平次が出場する全国高等学校春季剣道大会の昼食休憩中に審判員の抜谷が喉元を斬られて殺害される。佐藤刑事は容疑者3人の持ち物を調べるが、凶器のカッターナイフは見つからなかった。平次は容疑者の所持品、現場にいた盲目の老人、克成の新たな証言、犯人が着ていた剣道着などから3人の中の誰が犯人かを見破って…。

コナンたちとデパートに来た元太が2人組に連れ去られる事件が起きる。2人組はワンボックスカーに乗って逃走。コナン、光彦、歩美は交通課の由美と苗子を見つけ、ミニパトで追跡してほしいと頼む。コナンは元太が持っているDBバッジを通して車内の2人組の会話を聞く。光彦はその会話から2人組が宝石泥棒だと推理する。

コナンと小五郎が妙にウキウキしている蘭の跡をつけると、蘭はカフェで園子、世良と合流。蘭たちは女子だけで京都旅行を計画していた。この後、カフェの更衣室でウエイターの更家が大きな花瓶で撲殺される。客の本巣、ウエイトレスの伊鈴、店長の珠央には更家を殺害する動機があったが、凶器を振り回せる怪力は誰もおらず…

蘭、園子、世良がカフェで京都旅行を計画していると、更衣室でウエイターの更家が大きな花瓶で撲殺される事件が発生。客の本巣、ウエイトレスの伊鈴、店長の珠央には殺害する動機があったが、花瓶を振り回し、ロッカーの南京錠を破壊する程の怪力はいなかった。世良は怪力じゃなくても犯行が可能なトリックを見破るが…

小五郎、コナン、蘭が乗るレンタカーはガス欠になり、大学生の佐伯が運転するワゴン車でスーパーまで牽引してもらう。佐伯とゼミ仲間の春香、駒田は後部座席で酔っ払って寝ている教授の後藤を残して買い物に行く。この後、佐伯たちは車で絶命した後藤を発見。目暮警部は事故と判断するが、コナンは何かが引っかかって…。

コナン、光彦、元太、歩美、灰原は公園でニセ1万円札とスマホを発見する。コナンが目暮警部に通報している間に灰原、光彦、元太、歩美はスマホとニセ札の回収に来たニセ札犯のベラ・曳舟を尾行する。だが、灰原たちはベラに気付かれて捕まってしまう。灰原は同じコンテナに監禁された辰巳から話を聞くが…。

光彦、元太、歩美、灰原は建設工事現場で強請りの常習犯、雲母の遺体を発見する。その頃、コナンは小五郎と温泉に来ていて、光彦から連絡を受けて事件の事を知る。高木刑事たちは雲母が強請っていた男性10人、女性1人の中に犯人がいると考える。だが、その11人にはアリバイがあり、捜査は行き詰まる。

コナン、蘭、園子は山地にあるみかん園までみかん狩りにやってくる。収穫後、コナンたちはみかん園経営者の寺内哲二の妻、信子にみかんを使った料理をご馳走になる。夕方、コナンたちは山頂まで沈む夕日を観に行く。この時、コナンたちを迎えに来た哲二が農業用モノレールから落下して絶命する。

ビッグ大阪VSスピリッツ東京の試合を観戦後、コナン、歩美、元太、光彦、灰原は阿笠博士の自宅に戻る。この時、灰原は購入したばかりの比護選手のぬいぐるみストラップが無くなっている事に気付く。コナンたちはショックから立ち直れない灰原の代わりにストラップを見つけ出しに行くが…。

灰原は大好きな比護選手のぬいぐるみストラップを電車の中で紛失する。息子のストラップと勘違いして拾った男性は潮干狩りに向かった可能性が高く、コナン、歩美、元太、光彦、安室は立ち直れない灰原の代わりに海水浴場までこの親子を探しに行く。安室の協力もあり、親子を海の家に呼び出して会う事に成功するが…