东京、大阪、京都相继发生杀人事件，5名死者皆是被头戴面具的黑影人用武士刀和弓箭瞬间杀害。警方介入调查，发现死者都是出没于3地专门偷窃有名的佛像及美术品的偷盗集团“源氏萤”成员。该集团共有成员8名，以义经的家臣名字互相称呼，且都持有一本《义经记》，被害5人手中的《义经记》均被拿走。 这日京都古寺山能寺收到奇怪书信，说若能解开信中所附的画谜，便能找到8年前被窃的如来佛像。柯南、小兰随毛利小五郎来到该寺，均对画谜一筹莫展。5名被杀者之一曾对与新一不相上下的大阪高中生服部平次照料有加，服部也来到京都对案件秘密展开调查，并借机找寻自己的初恋情人。柯南与服部相遇联手调查时，发现有人想置服部于死地，紧接“源氏萤”另一成员被害，而这一切，似乎又都与画谜有关。
在一个本应平和的日子里，美国队长（罗杰·克莱格·史密斯 Roger Craig Smith 配音）和钢铁侠（Adrian Pasdar 配音）两个好友彼此角力，互不服输，但彼此的友情也在这一过程中得到见证。另一方面，野心勃勃的红骷髅（Liam O'Brien 配音）绝不甘心此前的败绩，他雇来掌握了复仇者联盟超级英雄们全部技能的模仿大师（Clancy Brown 配音），发誓要彻底摧毁美国队长和钢铁侠这两个难缠的对手。按照之前的计划，一队九头蛇士兵入侵斯塔克的飞船，盗走了威力强大的斥力加农炮；与此同时，美国队长遭遇模仿大师，最终成为对方的俘虏，面临着被红骷髅转化的厄运。 在红骷髅的阴谋驱使下，一对昔日好友成为了正邪死敌…
