鈴木財團最新的高級酒店落成，小蘭（黑川智花 飾）、阿笠博士（田山涼成 飾）、柯南（藤崎直 飾；高山南 配音）、灰原哀（柴田幸花 飾；林原惠美 配音）受到園子（岩佐真悠子 飾）的邀請出席了隆重的開幕儀式。與此同時，「日本小姐」評選大賽慶功宴也在酒店同期召開，可就在此前不久，針對日本小姐獲獎者壽可憐（奈都紀 飾）的威脅書送到了負責人的手中。當所有人都高度緊張的時刻，可憐突然失蹤，當她再次出現在衆人面前時，卻已被殺害，以提線木偶般的恐怖形象登場。
詭異的是，柯南和哀在吃了某個蛋糕後神奇地恢復成工藤新一（小栗旬 飾）和宮野志保（香椎由宇 飾）的本尊形象。他們一面要追查殺害可憐的真正兇手，一面要準備與躲在暗處的黑暗組織展開對決……