高中生侦探工藤新一被黑衣组织灌下毒药，身体缩小后化名江户川柯南，暗中追查真相。本片聚焦三起连环密室谋杀案，死者均与失踪的化学教授有关。柯南利用阿笠博士发明的追踪眼镜和麻醉针，识破凶手利用镜像手法制造时间差。在破解密码时发现关键线索——一张带有放射性标记的纸条，指向隐藏的研究所。最终在毛利小五郎的帮助下，柯南揭露凶手竟是教授助手，为了掩盖基因编辑实验的非法成果而杀人。真相大白时，黑衣组织的新成员悄然出现，留下悬念。