在远离大都会的小山村，住着巫女世家出身的高中女孩宫水三叶（上白石萌音 配音）。校园和家庭的原因本就让她充满烦恼，而近一段时间发生的奇怪事件，又让三叶摸不清头脑。不知从何时起，三叶在梦中就会变成一个住在东京的高中男孩。那里有陌生的同学和朋友，有亲切的前辈和繁华的街道，一切都是如此诱人而真实。另一方面，住在东京的高中男孩立花泷（神木隆之介 配音）则总在梦里来到陌生的小山村，以女孩子的身份过着全新的生活。许是受那颗神秘彗星的影响，立花和三叶在梦中交换了身份。他们以他者的角度体验着对方的人生，这期间有愤怒、有欢笑也有暖心。只是两人并不知道，身份交换的背后隐藏着重大而锥心的秘密……

　　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……

柯南在街头目睹一名正打电话的警察在雨中被射杀，忙将凶手追踪，但凶手逃脱。死者闭眼一刻紧抓左胸，似乎有所暗示。事后柯南从目暮警官口中了解到紧抓左胸是暗示那里有警察手册。不久又有警察手拿警察手册被人射杀于地下车库。对于这两起案件，目暮警官等人一反常态不愿向毛利小五郎及柯南透露太多信息。毛利不甘心进一步追问，白鸟警官只答一句“Need not to know”。该话是警察之间所用的密语，意味这两起杀人事件与警察内部人士有关。柯南、小兰等人参加白鸟妹妹的婚宴，电突然间停掉，那刻小兰正与女警佐藤在洗手间。小兰拿起身边的手电筒欲照明时，一颗子弹射进佐藤身体，小兰吓昏过去。次日小兰醒来，却因怪责自己害佐藤挨枪失去记忆。目暮见事态越来越严重，将秘密说出，原来死去的两名警察正与佐藤一起重查一桩有关医生仁野自杀的案件，该案涉及到警察局长的公子。将局长公子假定为嫌疑人之一时，柯南亦想到佐藤被射杀后宴会上少掉的两个人。

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！

　　因为家人工作的原因，原本生活在繁华大都市的鹤木阳渚（高尾奏音 配音）搬到了风景秀美的乡下，并且进入了那里的学校就读。并不适应室外作业的阳渚本想加入学校的手工社团，哪知道在误打误撞之下遇见了名为黑岩悠希（筱原侑 配音）的前辈，在前辈的威逼利诱之下，阳渚最终加入了悠希所在的海堤社。　　个性大大咧咧，运动神经极为发达的帆高夏海（川井田夏海 配音）、性格沉稳，尤其擅长烹饪的大野真（明坂聪美 配音），再加上一个非常习惯恶搞社员，思维过于活跃和跳跃的社长悠希，阳渚充满了欢笑和汗水的课后部活就此拉开了序幕。

著名的高中生侦探工藤新一收到了来自世界知名建筑家——森谷教授的请帖，森谷教授打算在自己的宅邸中举办一场晚会，他邀请工藤新一前来赴宴。江户川柯南、毛利兰和毛利小五郎代替新一应邀出席。与此同时，城市内发生了塑胶炸弹大量失窃的案件。那个自称犯人的男子打来预告电话，与江户川柯南展开了博弈。犯人再次打来电话，并说到：“工藤为什么没来！”随后，凶手连续发来炸弹预告。炸弹究竟被安装在了什么地方？城市内的人们陷入了恐慌。就在江户川柯南绞尽脑汁查找炸弹所在之处时，毛利兰前去百货商店购买要送给工藤新一的礼物。万万没想到，那栋百货商店内就被安装了炸弹！江户川柯南奋力前去救毛利兰，在炸弹即将爆炸之际，负责剪炸弹线的毛利兰选择剪蓝色的线，成功阻止了炸弹爆炸。

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。

知名建筑设计师森谷帝二这日邀请新一参加在他府上举办的茶会，柯南只得电话拜托小兰。柯南、小兰及毛利小五郎三人未入森府，已被绝对对称的宏伟建筑吸引。衣香鬓影的茶会上，森谷帝二令人诧异地大声攻击年轻设计师，讲建筑的美学准则要被他们破坏殆尽。柯南在规定时间内将他出给众宾客的难题破解，被获准和小兰一起参观陈有他设计图的展览馆，交谈中，他感慨30多岁初成名时的作品不够对称称不上完美，并从小兰口中打探到她要与新一在米花大楼约会为新一庆生的诸多细节。　　不久，柯南连接数通向新一挑战的电话，对方均告知他已在某地放置会在某时爆炸的炸弹，柯南将危机一一化解后，开始与警方、毛利一起分析到底是何人所为。电视报道其中最为轰动的爆炸案时，柯南由画面联想到所有炸弹放置的地点附近均有森谷帝二自认不完美的作品，心中一惊。众人拜访森谷帝二时，柯南暗中将他的宅邸查看，找出凶犯正是他的证据，原来他是狂热的完美主义者，想亲手毁掉年轻时因妥协设计出的不绝对对称作品，并借机报复没令他的宏伟设计夙愿在西多摩市达成的新一。被抓一刻，森谷帝二的冷笑令柯南醒悟：米花大楼亦是他不完美的作品，小兰正在那里等新一赴约。

阳光明媚的一天，东都体育场正进行一场东京Spirit和大阪钢巴的精彩足球比赛，江户川柯南（高山南 配音）、灰原哀（林原惠美 配音）、阿笠博士以及少年侦探团的伙伴们齐齐到场呐喊助威。城市的另一边，事务所内的毛利小五郎（小山力也 配音）却接到一通恐怖袭击的电话。经过一番努力，小兰（山崎和佳奈 配音）终于摆脱新一解开了犯人留下的暗语，成功拯救了无数人的生命。在此之后，警方和毛利一方锁定了数名嫌疑人，并随之展开调查。与此同时，躲在暗处的犯人继续策划新一轮的袭击，前所未有的大挑战，争分夺秒的对决，裹挟着无数怨恨的袭击强势袭来…… 本片为日本J联赛创立20周年纪念作品，现役选手三浦知良、远藤保仁、今野泰幸、楢崎正刚、中村宪刚等人为片中本人的形象配音。

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。