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！

目暮警官、小兰的母亲妃英里、阿笠博士接连遭到不明身份之人的暗算。柯南追踪伤害阿笠博士的凶手，他根据几起案件现场留下的线索发现凶手按照扑克牌的顺序行凶，而且遇害者皆与毛利小五郎有关。目暮提供的线索初步揭开事情的真相，原来毛利当年任职警察的时候曾经逮捕犯下杀人罪的赌徒村上丈，当年也更因这一事件导致毛利离职以及婚姻变故。 十年后，服刑期满的村上丈出狱，开始按照扑克牌的顺序向毛利身边之人展开报复。在得知原委后，毛利努力寻找身边与数字有关的人。在这一过程中，各种惊险场面接连出现。而柯南也对案件的真相产生疑惑……

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这日柯南、小兰一行人来到米花市市政大厅，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、推理小说大师工藤优作由于参与故事编写，也来到现场。这边热热闹闹，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！而优作也在现实中正对案件展开调查。

小兰的朋友原子家铃木财团准备展出他们家珍藏的沙皇尼古拉二世家的宝物——回忆之卵，回忆之卵里收藏了沙皇尼古拉二世一家的珍贵照片，由此特别珍贵。岂料在展出之前，却收到了怪盗基德的通知函，上面用迷语的方式列明他盗宝的时间。原子找到小兰的爸爸名侦探毛利小五郎帮忙，当然，真正的幕后高手柯南也会和小兰一起前来。柯南遇到了同为侦探的服部平次，两人决定一起联手解开怪盗基德之谜！

柯南、灰原及少年侦探队成员步美、光彦、元太随博士这日露营完毕，绕道参观西多摩市新建于富士山前的日本第一双塔摩天大楼，毛利小五郎恰也应双塔所有者、他的学妹常盘美绪之邀，携小兰、园子参加开幕典礼。美绪介绍下，他们认识以画富士山闻名的画师如月峰水、市议员大木岩松、双塔的设计者风间英彦（森谷帝二的弟子，第一弹《引爆摩天楼》中，森谷曾向新一挑战）、天才程序员原。期间灰原的举动异常。

东京、大阪、京都相继发生杀人事件，5名死者皆是被头戴面具的黑影人用武士刀和弓箭瞬间杀害。警方介入调查，发现死者都是出没于3地专门偷窃有名的佛像及美术品的偷盗集团“源氏萤”成员。该集团共有成员8名，以义经的家臣名字互相称呼，且都持有一本《义经记》，被害5人手中的《义经记》均被拿走。 这日京都古寺山能寺收到奇怪书信，说若能解开信中所附的画谜，便能找到8年前被窃的如来佛像。柯南、小兰随毛利小五郎来到该寺，均对画谜一筹莫展。5名被杀者之一曾对与新一不相上下的大阪高中生服部平次照料有加，服部也来到京都对案件秘密展开调查，并借机找寻自己的初恋情人。柯南与服部相遇联手调查时，发现有人想置服部于死地，紧接“源氏萤”另一成员被害，而这一切，似乎又都与画谜有关。

一年一度的七夕即将到来，东京、神奈、静冈、长野等地却接连发生六起连环杀人案，被害者身边皆留下麻将牌中的七筒和奇怪暗示。由于作案范围过大，各地警署探员纷纷聚到东京警署的专案组共同研究案情，毛利小五郎也被邀请参加，柯南则偷偷听取了会议的内容。会后，柯南无意中听到群马县警部山村操哼唱的童谣，继而发现有黑衣组织的成员混进警察中间。在一次围捕行动中，柯南遇到假扮人质的Vermouth，得知近期一连串的杀人案件与存有组织内部人员资料的记忆卡有关。与此同时，潜入警察内部的间谍偷偷盗取工藤新一和柯南的指纹，新一的身份眼看被拆穿，巨大的危险正向他和身边的人急速袭来……

一天毛利小五郎收到一张请帖，里面是谜样男子的委托，需要前往横滨的一个游乐场。小五郎和柯南一行人快乐地到达欢乐的游乐场，还带上了可以出入无阻代表VIP的手表，不料正中那名神秘男子的圈套。所有带上手表的人不得离开游乐场，否则便会发生爆炸。从现在开始到晚上十点，柯南和小五郎如果不能解开谜题，兰和少年侦探团也会随着游乐园粉身碎骨。然而更意想不到的是，那名男子居然直接称呼柯南为工藤新一。

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”渡假。这座岛屿自古已有流传，大概有关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。

堂本一辉是著名的钢琴演奏家，两年前突然宣布不再演奏钢琴转而攻向管风琴，更斥资建造了堂本音乐厅，准备在落成之日举行演奏会。然而在演奏会之前，堂本音乐学院的学生相继死去，先是爆炸案，后是单个被杀。 园子带着柯南一行人来听排练，认识了女高音歌唱家秋庭怜子，拥有绝对音感的秋庭也开始遭遇到危险：润生茶被下药、作森林浴时遭遇空气枪袭击、试演会当天更遭击晕。 然而就是从这些事件中，柯南找到了推理的逻辑：凶手试图把秋庭排除在凶杀外。这边已经正式开演的演奏会浑然不知音乐大厅外已是爆炸连天，小兰、灰原哀以及演奏厅内的一千多人顿时危在旦夕，绝对音感成为了唯一的救命线索。柯南找到了爆炸的逻辑，要在罪犯引爆最后一个炸弹前，把他找出来。

君主制国家威斯帕尼亚王国因发现奇妙的矿石而引起世界关注，然而此时却发生悲惨事件，该国女王萨克拉•阿尔蒂亚和王子吉尔•加乌尔突发意外身亡。公主米拉•朱丽叶拒绝继承王位，与此同时国内也掀起反对米拉合要求取消君主制的狂潮。在这种纷乱的情况下，米拉和奇斯伯爵出访日本。在公主的欢迎宴会上，米兰险遭暗算，无法忍受这一切的她偷偷逃了出去，却在日本街头遭遇与自己长相一样的小兰，渴望正常人生活的米拉于是和小兰互换了身份。倍感蹊跷的柯南偷偷展开调查，而另一方面，大盗鲁邦三世潜入威斯帕尼亚企图偷窃该国世代相传的钻石王冠。事态变得混乱起来……