與黑衣組織決戰后的兩年，灰原以天才少女的身份加入了東京國立研究所繼續APTX4869的研究，小蘭和園子等人則順利進入心儀的大學，尚未得到解藥的工藤新一只能以繼續江戶川柯南的身份活動，和元太、光彥、步美三人共同榮升小學四年級。兩年間在柯南的幫助下，少年偵探團依舊活躍，毛利的偵探事務所事業也蒸蒸日上，雖然偶有棘手的命案，但整體而言也算是順風順水，萬事大吉。然而好景不長，警視廳機密檔案被盜、警員遇害、國立研究所遭遇襲擊，一系列的案件打破了原有的平靜。一時間，獨自生活在國立研究所的灰原竟成為了主要嫌疑人。為了破案和爭奪APTX4869的研究成果，警視廳、CIA、FBI、雇傭兵、暴力團伙各方勢力紛紛卷入其中，曾經背負著“叛逃者”罪名的灰原再次踏上逃亡之路，這次陪伴她的，依舊是那個被她埋藏在心底的男人……