東京、大阪、京都相繼發生殺人事件，5名死者皆是被頭戴面具的黑影人用武士刀和弓箭瞬間殺害。警方介入調查，發現死者都是出沒於3地專門偷竊有名的佛像及美術品的偷盜集團「源氏螢」成員。該集團共有成員8名，以義經的家臣名字互相稱呼，且都持有一本《義經記》，被害5人手中的《義經記》均被拿走。
這日京都古寺山能寺收到奇怪書信，說若能解開信中所附的畫謎，便能找到8年前被竊的如來佛像。柯南、小蘭隨毛利小五郎來到該寺，均對畫謎一籌莫展。5名被殺者之一曾對與新一不相上下的大阪高中生服部平次照料有加，服部也來到京都對案件祕密展開調查，並藉機找尋自己的初戀情人。柯南與服部相遇聯手調查時，發現有人想置服部於死地，緊接「源氏螢」另一成員被害，而這一切，似乎又都與畫謎有關。