第壹部分：江戶川文代二度現身
江戶川文代又壹次來到毛利偵探所，說要帶柯南去遊樂園。柯南以為她又是美希子所扮，便不加懷疑的跟上了文代的車。但在車上柯南卻被江戶川文代用手槍控制。原來她是黑衣組織的人，柯南的身份已經被組織完全發現了！
柯南在慌張中還是利用麻醉槍射中了偽裝成文代的敵人，在車子沖下大橋前逃脫，往阿笠博士家奔去。
與此同時Gin從學校綁架了少年偵探團，並威脅哀交出她研究APTX4869解毒藥的數據資料。哀為了救大家把資料給了組織，並被Gin押上了車。
而Gin在開走前卻暗中告訴Vodka在他離開之後就殺死少年偵探團的三人。
在Vodka要槍殺少年偵探團時，柯南終於找到了那裏救了大家，但Vodka還是逃走了。並說組織在等著工藤新壹。
第二部份：沈睡的小五郎－覺醒！
柯南來到博士家用追蹤眼鏡找到了哀的下落。柯南留下了壹張寫明壹切的磁盤讓博士轉交給蘭，決定自己去面對黑色組織。
但磁盤被闖入博士家的英語老師Judy拿走了，原來她是黑衣組織上層安排在FBI的特工。阿笠博士用自己的新發明彈射坐椅欺騙了Judy，逃過壹死來到了毛利家。當阿笠博士正想告訴小五郎和蘭現在的狀況時，卻發現坐在偵探所客廳裏的毛利呈現出沈睡的小五郎的姿勢！而毛利面前的筆記本上寫著“工藤新壹”“柯南”“黑衣組織”等等。
原來毛利早就懷疑了柯南，每次都配合扮演沈睡的角色就是為了調查出柯南的真實身份和整個事件。毛利在沈睡般的深思中展現出他真正的實力，通過柯南留下的磁盤資料推理出了黑衣組織的所在。
與此同時，FBI特工赤井秀壹來到同事Judy家，意外的發現了的柯南的磁盤。他偷偷的把磁盤取回了家。秀壹解開密碼後閱讀了柯南的自述以及對整個事件的推理。他對同事Judy的身份開始懷疑，但卻突然被人從後面擊昏。
而這時在米花町，放學回家的蘭在門口意外的聽見了小五郎和阿笠博士的對話，終於確定了柯南就是新壹！蘭在淚水中決意要以性命為賭註，為救回新壹與黑衣組織絕壹死戰！
第三部份：小說家的意外訪客
赤井秀壹被Judy帶回了組織。Gin威脅秀壹加入組織，最後的考慮時間為2小時。
因為有了哀的數據和配合。兩小時之後，組織的藥物數據計算終於就可以完成。也就是傳說中的“同時成為上帝和魔鬼。讓時間倒轉，死人復活”藥物的完成。
在世界的另壹邊，工藤優作和美希子也收到了博士的消息。優作第壹次讓美希子進入了他的密室，原來這裏就是工藤優作獨自對抗黑衣組織的總部。而小說家不過是個用來收集資料的幌子。
工藤優作和美希子明白決戰的時刻已經來臨。收拾裝備之時，前門突然出現了意外的訪客——目暮警官。
目暮警官撕下自己臉上的偽裝。優作驚訝的發現到來的客人居然是自己從學生時代便結交的死黨，自己還當了他兒子的教父！
他就是曾經揚名世界的偉大魔術家——黑羽先生！
優作看見10年前已經被判定為失蹤的老朋友非常吃驚。而黑羽開門見山的告訴優作，自己這十年也壹直在獨自對著抗黑衣組織。方式就是讓自己的兒子黑羽快鬥在世界範圍內尋找壹塊特殊的寶石。而就在今天快鬥卻給他發來了代表最後決戰的消息：關於寶石、新壹、黑色組織以及人類的未來。他這才以黑羽的身份重新回到人間！而他的兒子也被人稱為平成的亞森羅賓。優作這才恍然大悟，原來自己的教子就是怪盜基德！
第四部份：最黑的黑色
柯南在傍晚來到了東京塔下，東京世界博覽會正在這裏召開。原來黑衣組織的本部就是東京的中心！柯南騙過了警衛進入了地下室的暗門。
這裏是另外壹個地下王國。柯南利用阿笠博士交給他的電腦在警衛房間裏侵入了黑衣組織的電腦中樞，正在向外傳播加密數據時，柯南意外的被人從後面擊昏，那個人居然又是Gin。
得到部份數據的阿笠博士將大家所擁有的信息整理到了壹起，由優作和小五郎壹起推理出了驚天的結論：黑衣組織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組織的的支持者！組織的壹部分重要功能就是以非法手段達到日本的擴張！
而美國政府也早有察覺了這壹點，並且指使FBI特工暗中介入。事實上美國也想通過操作組織來控制日本。
當分析出這壹結論之時，毛利租來的車子已經開到了東京塔下。
關押赤井秀壹的房門突然打開，走進來的是——“Sherry”。
第五部份：接近
畫面在赤井秀壹的回憶中展開。他居然是宮野誌保的童年最珍貴的夥伴，是唯壹願意和宮野誌保玩的孩子。也正是因為這樣，赤井秀壹才在第壹眼就解開了哀身份的迷題。
哀並不承認自己的身份，她說可以放走秀壹，條件是要他永遠不要再回到這裏。兩個人在爭吵的時候Judy出現了，秀壹為救哀而死，留下遺言：“無論在那個世界，妳叫什麽名字，我都能找到我的天使。”Judy黑色的槍口指向了哀。
這時毛利小五郎也闖入了組織內部，在組織訓練殺手的道場用空手道打敗了壹群職業殺手。就在他洋洋得意之時，總教練出現了，居然是日本空手道冠軍風間仁。小五郎被打敗了，但跟蹤而至的蘭卻跳了出來，蘭在被風間的實力打入絕望之時耳邊傳來新壹的呼喚，蘭終於爆發奧義，壹擊之下擊倒了號稱不敗的風間。
Judy正要槍殺哀時，Gin突然出現了，把槍口對準Judy。他命令Judy放下槍，並說哀對組織還有用。Judy奇怪的問：“不是妳要我到這裏來殺死她的嗎？”Gin突然扣動扳機，壹張撲克牌打中了Judy的手。原來這個Gin是基德扮成的。基德讓哀先去救柯南，自己在這裏看著Judy。
哀跌跌撞撞的跑向控制牢房，而這壹切都被組織內部的攝像機拍攝到了。
這時優作也已經趕到了東京，越來越多的信息匯集起來，在他的特殊計算機分析下顯示出了壹個結論。優作看著屏幕目瞪口呆。
第六部份：真相只有壹個
Gin和Vodka不知去向，哀順利的找到了柯南。原來在地下還有組織的列車，兩人乘著封閉的列車來到了組織的“聖殿”。
聖殿的正前方是壹塊巨型液晶墻，上面出現的居然是前首相吉田的臉，他神色猙獰的說出壹切。
秘密被完全的解開：基德和他的父親黑羽之所以以寶石為目標，並不是因為寶石值錢的原因，而是因為其中的壹塊寶石並非出於地球，而是來自銀河系之外！它特殊的物質可以放出特殊的射線，改變細胞的分裂成長方向，從而讓細胞獲得永恒的生命！
為了在黑暗組織之前找到寶石，黑羽本人假裝葬身雪地，讓自己的兒子扮演怪盜來尋找寶石。但基德卻也壹直沒能找到它。因為寶石很早就已經落入了黑衣組織之手，也正是在寶石射線的啟發下，黑衣組織才開始了“不死藥”的計劃。
但又因為想要合理的釋放出寶石的能量必須解開特殊的方程，需要設計出高級的程序來計算射線的不同狀態，組織於是才在世界範圍內招募最壹流的電腦程序員。
屏幕上吉田所有的話被阿笠博士用無線電傳給了外面的毛利等人，大家都非常驚訝。哀說：“不要再躲躲藏藏了，快出來和我們壹決勝負吧。”
“恐怕他是不會出來的。”柯南低下頭，眼鏡閃著銀色的光芒說出了令人震驚的話：“因為他早就死了。”
第七部份：人的戰鬥
柯南完美無暇的推理出了不可思議的結果：吉田首相早在5年前就死去了，殺手正是這個地方的安全保衛系統。也就是說，現在黑衣組織的最高頭腦，就是這臺具有人工智能的電腦而已，它以利益時間比最大化的程序來發布組織的命令。
屏幕上的吉田哈哈大笑承認自己的身體的確因為心臟病而失去功能，但自己的腦組織結構和DNA數據被完整的保存在的超級計算機中。只要方程能夠被解開，自己就能獲得重生。這時電腦突然顯示射線的方程被解開了，重塑吉田的工程開始。
吉田哈哈大笑，但相關的機器突然爆炸。還是胚胎條件的新的軀體毀滅了。原來是電腦AI自己下了這個命令，並將吉田的所有數據都刪除了。AI認為自己完全統治黑衣組織才是最大化的利益。
這時大殿的頂棚突然打開，地面升了起來。柯南發現他們居然到了在停K在東京灣的巨輪甲板上。原來這艘作為黑衣組織大腦的巨輪長期飄蕩在太平洋中央，用通訊衛星來操縱世界各地的成員。
站在甲板上迎接他們的是持槍而立的Gin。
Gin向柯南扣動了扳機。
第八部份：江戶川柯南VS工藤新壹
哀擋住了射向柯南的子彈，倒在柯南的面前，Gin步步逼近。巨輪的自動排外系統啟動。目標是壹切生命體，Gin被桅桿的狙擊槍射中，壹發又壹發直到確認心臟停止。
柯南死死的擋在哀的身上，萬幸的是他們的因為目標過小不予判定。
天空漸漸就要亮了，哀微笑著拿出粘血的藥丸，世界上唯壹的壹顆APTX4869解藥。
“柯南，好想永遠和妳在壹起。但我們沒有機會了吧。”哀握著解藥的手伸向柯南的臉：“吃下去吧。”
“笨蛋！這顆解藥只要得救之後分析成分就能復制了啊！”柯南抱緊了哀。
“不要。”哀突然大聲的咳嗽起來，在壹瞬間把藥塞進柯南的嘴裏。“妳還不明白嗎？”哀看著柯南意外的吞下藥丸，緩緩露出笑臉：“這是科學和推理無法解釋的問題呢！”哀在閉上眼睛的時候用只有柯南聽得見的聲音說：“不是工藤新壹。我愛的人，是江戶川柯南。”
“哀——”藥物和心意壹起讓柯南感覺無比疼痛，他昏了過去。
優作和小五郎在突然之間靈光壹閃。優作終於找到了破解這個由科學與邏輯組成的巨大機器的銀色子彈。
第九部份：銀色彈丸，我們的約定
人類擊潰壹切邪惡與魔鬼的銀色彈丸就是無可代替的“愛”。“愛”就是科學與邏輯永遠無法解釋的程序。
工藤優作發送的銀色彈丸在以瞬間傳導到了電腦中樞。超級計算機由於溢出的計算以及以及無法模擬程序方式而最終崩潰。巨輪倒數五分鐘的自爆裝置開始啟動。新壹在迷迷糊糊中聽見了熟悉的呼喚：“新壹！新壹！”還有直升機的聲音。
壹切都結束了：巨輪在太陽升起的時候爆炸了。
新壹坐在了海邊見那種比太陽還要耀眼的光芒，暗想：“江戶川柯南已經不存在在這個世界了。他已經和哀壹起去了屬於他們的幸福花園。而我……”他轉過頭看見立在身後淚水瑩瑩的蘭。
“終於實現了，我們的約定！”新壹把蘭緊緊的抱在懷裏，很久很久。
新壹突然看見站在遠處朝霞裏的少年偵探團，他習慣性的想跑過去和大家壹起，但腳步又突然停住。新壹緩緩的轉過身去，用只有自己能聽見的聲音說：“大家，再見了。”
他慢慢的往另壹邊的人群中走去，沒有回頭，咬緊牙齒淚水居然都忍不住模糊了眼睛。壹顆很大的淚珠突然滑落，之後更多的淚水緊隨其後落下。
新壹聽見步美的聲音：
“再見了，柯南同學。”