本作主人公冈部伦太郎（宫野真守 配音）是个患有严重中二病的大学生，自称为“凤凰院凶真”的他和伙伴们组成了“未来发明研究所”，在位于秋叶原的一个简陋实验室内进行各种古怪发明和调查。                                                                      　　2010年7月28日这天，冈部和青梅竹马真由理（花泽香菜 配音）一同去了科学讲义会场，在那里，他们遇见了天才少女牧濑红莉栖（今井麻美 配音）。让人意想不到的事情发生了，冈部在会馆楼道内听到一声惨叫，他闻声而至，发现了倒在血泊中的牧濑。冈部用手机短信将这件事告诉好友桥田至，这个举动，让世界都颠覆了。实验室里那个所谓的“未来道具”，竟然真的可以左右世界的进程，冈部自此成了孤独的观测者。                                                                      　　这一切都是命运石之门的选择。

故事发生在1924年的圣瓦尔贵族子弟寄宿学校玛格丽特学院，转学生久城一弥（江口拓也 配音）刚刚来到学校，就因外表而被称为不详的“黑色死神”。实际上，一弥是个老实又木讷的男孩，可正是这样的性格使他总是轻易的会被卷入难以用常理来解释的怪奇事件中。在一次杀人事件中，一弥遇见了身材娇小一头金发的少女维多利加（悠木碧 配音），这个谜一样的少女以其高超的智商帮助一弥脱出了险境，两人的羁绊也从此开始了。                                                                      　　在这个校园里，流传着许许多多耸人听闻的灵异事件，而在这些事件的背后，作祟的究竟是鬼怪还是人类，这个问题的答案就要交给一弥和维多利加去一一破解了。

位于东京的东都线地铁开通当日，一起针对东京都知事朝仓优一郎的炸弹袭击事件爆发，导致东都线列车损毁。经过一番推理，柯南（高山みなみ配音）等人认定这与8年前朝仓主持负责的北之泽水坝的修建有关。当年为了修建大坝，朝仓动员北之泽村的人民搬入新村，可是仍有许多人反抗到最后阶段。为了探明真相，柯南、灰原（林原めぐみ配音）、少年侦探团以及毛利小五郎（小山力也配音）等人开赴白雪皑皑的北之泽。在这片纯净的雪国，少年们尽情玩耍，与此同时他们也遇到了几名原北之泽村的村民，山尾溪介、远野瑞希、立原冬美等人。他们是从小一起长大的好朋友，而彼此之间似乎又有着某种芥蒂和秘密。真相究竟如何……本片为《名侦探柯南》第15部剧场版。