柯南终于击败了神秘组织，但最终一战中，头部却受到了重伤，并且丧失了全部记忆。由哀处得知事情真相的小兰，却没理由逼迫一个小学生去思索过去的事情。于是，柯南做为一个小学生侦探，与他的伙伴们一起成长着……
第一部分：江户川文代二度现身
江户川文代又一次来到毛利侦探所，说要带柯南去游乐园。柯南以为她又是美希子所扮，便不加怀疑的跟上了文代的车。但在车上柯南却被江户川文代用手枪控制。原来她是黑衣组织的人，柯南的身份已经被组织完全发现了！
柯南在慌张中还是利用麻醉枪射中了伪装成文代的敌人，在车子冲下大桥前逃脱，往阿笠博士家奔去。
与此同时Gin从学校绑架了少年侦探团，并威胁哀交出她研究APTX4869解毒药的数据资料。哀为了救大家把资料给了组织，并被Gin押上了车。
而Gin在开走前却暗中告诉Vodka在他离开之后就杀死少年侦探团的三人。
在Vodka要枪杀少年侦探团时，柯南终于找到了那里救了大家，但Vodka还是逃走了。并说组织在等着工藤新一。
第二部份：沉睡的小五郎－觉醒！
柯南来到博士家用追踪眼镜找到了哀的下落。柯南留下了一张写明一切的磁盘让博士转交给兰，决定自己去面对黑色组织。
但磁盘被闯入博士家的英语老师Judy拿走了，原来她是黑衣组织上层安排在FBI的特工。阿笠博士用自己的新发明弹射坐椅欺骗了Judy，逃过一死来到了毛利家。当阿笠博士正想告诉小五郎和兰现在的状况时，却发现坐在侦探所客厅里的毛利呈现出沉睡的小五郎的姿势！而毛利面前的笔记本上写着“工藤新一”“柯南”“黑衣组织”等等。
原来毛利早就怀疑了柯南，每次都配合扮演沉睡的角色就是为了调查出柯南的真实身份和整个事件。毛利在沉睡般的深思中展现出他真正的实力，通过柯南留下的磁盘资料推理出了黑衣组织的所在。
与此同时，FBI特工赤井秀一来到同事Judy家，意外的发现了的柯南的磁盘。他偷偷的把磁盘取回了家。秀一解开密码后阅读了柯南的自述以及对整个事件的推理。他对同事Judy的身份开始怀疑，但却突然被人从后面击昏。
而这时在米花町，放学回家的兰在门口意外的听见了小五郎和阿笠博士的对话，终于确定了柯南就是新一！兰在泪水中决意要以性命为赌注，为救回新一与黑衣组织绝一死战！
第三部份：小说家的意外访客
赤井秀一被Judy带回了组织。Gin威胁秀一加入组织，最后的考虑时间为2小时。
因为有了哀的数据和配合。两小时之后，组织的药物数据计算终于就可以完成。也就是传说中的“同时成为上帝和魔鬼。让时间倒转，死人复活”药物的完成。
在世界的另一边，工藤优作和美希子也收到了博士的消息。优作第一次让美希子进入了他的密室，原来这里就是工藤优作独自对抗黑衣组织的总部。而小说家不过是个用来收集资料的幌子。
工藤优作和美希子明白决战的时刻已经来临。收拾装备之时，前门突然出现了意外的访客——目暮警官。
目暮警官撕下自己脸上的伪装。优作惊讶的发现到来的客人居然是自己从学生时代便结交的死party，自己还当了他儿子的教父！
他就是曾经扬名世界的伟大魔术家——黑羽先生！
优作看见10年前已经被判定为失踪的老朋友非常吃惊。而黑羽开门见山的告诉优作，自己这十年也一直在独自对着抗黑衣组织。方式就是让自己的儿子黑羽快斗在世界范围内寻找一块特殊的宝石。而就在今天快斗却给他发来了代表最后决战的消息：关于宝石、新一、黑色组织以及人类的未来。他这才以黑羽的身份重新回到人间！而他的儿子也被人称为平成的亚森罗宾。优作这才恍然大悟，原来自己的教子就是怪盗基德！
第四部份：最黑的黑色
柯南在傍晚来到了东京塔下，东京世界博览会正在这里召开。原来黑衣组织的本部就是东京的中心！柯南骗过了警卫进入了地下室的暗门。
这里是另外一个地下王国。柯南利用阿笠博士交给他的电脑在警卫房间里侵入了黑衣组织的电脑中枢，正在向外传播加密数据时，柯南意外的被人从后面击昏，那个人居然又是Gin。
得到部份数据的阿笠博士将大家所拥有的信息整理到了一起，由优作和小五郎一起推理出了惊天的结论：黑衣组织的老板可能就是日本前首相吉田元博，而天皇本人也是黑衣组织的的支持者！组织的一部分重要功能就是以非法手段达到日本的扩张！
而美国go-vern-ment也早有察觉了这一点，并且指使FBI特工暗中介入。事实上美国也想通过操作组织来控制日本。
当分析出这一结论之时，毛利租来的车子已经开到了东京塔下。
关押赤井秀一的房门突然打开，走进来的是——“Sherry”。
第五部份：接近
画面在赤井秀一的回忆中展开。他居然是宫野志保的童年最珍贵的伙伴，是唯一愿意和宫野志保玩的孩子。也正是因为这样，赤井秀一才在第一眼就解开了哀身份的迷题。
哀并不承认自己的身份，她说可以放走秀一，条件是要他永远不要再回到这里。两个人在争吵的时候Judy出现了，秀一为救哀而死，留下遗言：“无论在那个世界，你叫什么名字，我都能找到我的天使。”Judy黑色的枪口指向了哀。
这时毛利小五郎也闯入了组织内部，在组织训练杀手的道场用空手道打败了一群职业杀手。就在他洋洋得意之时，总教练出现了，居然是日本空手道冠军风间仁。小五郎被打败了，但跟踪而至的兰却跳了出来，兰在被风间的实力打入绝望之时耳边传来新一的呼唤，兰终于爆发奥义，一击之下击倒了号称不败的风间。
Judy正要枪杀哀时，Gin突然出现了，把枪口对准Judy。他命令Judy放下枪，并说哀对组织还有用。Judy奇怪的问：“不是你要我到这里来杀死她的吗？”Gin突然扣动扳机，一张扑克牌打中了Judy的手。原来这个Gin是基德扮成的。基德让哀先去救柯南，自己在这里看着Judy。
哀跌跌撞撞的跑向控制牢房，而这一切都被组织内部的摄像机拍摄到了。
这时优作也已经赶到了东京，越来越多的信息汇集起来，在他的特殊计算机分析下显示出了一个结论。优作看着屏幕目瞪口呆。
第六部份：真相只有一个
Gin和Vodka不知去向，哀顺利的找到了柯南。原来在地下还有组织的列车，两人乘着封闭的列车来到了组织的“圣殿”。
圣殿的正前方是一块巨型液晶墙，上面出现的居然是前首相吉田的脸，他神色狰狞的说出一切。
秘密被完全的解开：基德和他的父亲黑羽之所以以宝石为目标，并不是因为宝石值钱的原因，而是因为其中的一块宝石并非出于地球，而是来自银河系之外！它特殊的物质可以放出特殊的射线，改变细胞的分裂成长方向，从而让细胞获得永恒的生命！
为了在黑暗组织之前找到宝石，黑羽本人假装葬身雪地，让自己的儿子扮演怪盗来寻找宝石。但基德却也一直没能找到它。因为宝石很早就已经落入了黑衣组织之手，也正是在宝石射线的启发下，黑衣组织才开始了“不死药”的计划。
但又因为想要合理的释放出宝石的能量必须解开特殊的方程，需要设计出高级的程序来计算射线的不同状态，组织于是才在世界范围内招募最一流的电脑程序员。
屏幕上吉田所有的话被阿笠博士用无线电传给了外面的毛利等人，大家都非常惊讶。哀说：“不要再躲躲藏藏了，快出来和我们一决胜负吧。”
“恐怕他是不会出来的。”柯南低下头，眼镜闪着银色的光芒说出了令人震惊的话：“因为他早就死了。”
第七部份：人的战斗
柯南完美无暇的推理出了不可思议的结果：吉田首相早在5年前就死去了，杀手正是这个地方的安全保卫系统。也就是说，现在黑衣组织的最高头脑，就是这台具有人工智能的电脑而已，它以利益时间比最大化的程序来发布组织的命令。
屏幕上的吉田哈哈大笑承认自己的身体的确因为心脏病而失去功能，但自己的脑组织结构和DNA数据被完整的保存在的超级计算机中。只要方程能够被解开，自己就能获得重生。这时电脑突然显示射线的方程被解开了，重塑吉田的工程开始。
吉田哈哈大笑，但相关的机器突然爆炸。还是胚胎条件的新的躯体毁灭了。原来是电脑AI自己下了这个命令，并将吉田的所有数据都删除了。AI认为自己完全统治黑衣组织才是最大化的利益。
这时大殿的顶棚突然打开，地面升了起来。柯南发现他们居然到了在停K在东京湾的巨轮甲板上。原来这艘作为黑衣组织大脑的巨轮长期飘荡在太平洋中央，用通讯卫星来操纵世界各地的成员。
站在甲板上迎接他们的是持枪而立的Gin。
Gin向柯南扣动了扳机。
第八部份：江户川柯南VS工藤新一
哀挡住了射向柯南的子弹，倒在柯南的面前，Gin步步逼近。巨轮的自动排外系统启动。目标是一切生命体，Gin被桅杆的狙击枪射中，一发又一发直到确认心脏停止。
柯南死死的挡在哀的身上，万幸的是他们的因为目标过小不予判定。
天空渐渐就要亮了，哀微笑着拿出粘血的药丸，世界上唯一的一颗APTX4869解药。
“柯南，好想永远和你在一起。但我们没有机会了吧。”哀握着解药的手伸向柯南的脸：“吃下去吧。”
“笨蛋！这颗解药只要得救之后分析成分就能复制了啊！”柯南抱紧了哀。
“不要。”哀突然大声的咳嗽起来，在一瞬间把药塞进柯南的嘴里。“你还不明白吗？”哀看着柯南意外的吞下药丸，缓缓露出笑脸：“这是科学和推理无法解释的问题呢！”哀在闭上眼睛的时候用只有柯南听得见的声音说：“不是工藤新一。我爱的人，是江户川柯南。”
“哀——”药物和心意一起让柯南感觉无比疼痛，他昏了过去。
优作和小五郎在突然之间灵光一闪。优作终于找到了破解这个由科学与逻辑组成的巨大机器的银色子弹。
第九部份：银色弹丸，我们的约定
人类击溃一切邪恶与魔鬼的银色弹丸就是无可代替的“爱”。“爱”就是科学与逻辑永远无法解释的程序。
工藤优作发送的银色弹丸在以瞬间传导到了电脑中枢。超级计算机由于溢出的计算以及以及无法模拟程序方式而最终崩溃。巨轮倒数五分钟的自爆装置开始启动。新一在迷迷糊糊中听见了熟悉的呼唤：“新一！新一！”还有直升机的声音。
一切都结束了：巨轮在太阳升起的时候爆炸了。
新一坐在了海边见那种比太阳还要耀眼的光芒，暗想：“江户川柯南已经不存在在这个世界了。他已经和哀一起去了属于他们的幸福花园。而我……”他转过头看见立在身后泪水莹莹的兰。
“终于实现了，我们的约定！”新一把兰紧紧的抱在怀里，很久很久。
新一突然看见站在远处朝霞里的少年侦探团，他习惯性的想跑过去和大家一起，但脚步又突然停住。新一缓缓的转过身去，用只有自己能听见的声音说：“大家，再见了。”
他慢慢的往另一边的人群中走去，没有回头，咬紧牙齿泪水居然都忍不住模糊了眼睛。一颗很大的泪珠突然滑落，之后更多的泪水紧随其后落下。
新一听见步美的声音：
“再见了，柯南同学。”
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