日本的东京、大阪和京都相继发生了一系列神秘的杀人事件。在这些事件中，五个受害者都被一个戴着面具的黑影人用武士刀和弓箭瞬间击杀。警方立即介入调查，并发现这五个死者都是出没于这三个城市的一个专门偷窃佛像和美术品的盗窃团伙，名为“源氏萤”。该团伙一共有八名成员，他们彼此使用义经家臣的名字相互称呼，并且每个人都持有一本名为《义经记》的秘密手册。而被杀的五人手中的《义经记》都被拿走了。 在这期间，京都的一座古寺山能寺收到了一封奇怪的信件。信中说，如果能够解开信中所附的画谜，就能找到八年前被盗走的如来佛像。柯南、小兰和毛利小五郎一同来到了这座寺庙，但对于这个画谜，他们束手无策。其中的一名被杀者曾经是大阪的一个高中生，他和柯南不相上下，曾经受到服部平次的照顾。现在服部也来到京都，秘密地展开调查，并且希望借此机会寻找他的初恋情人。在柯南和服部联手调查的过程中，他们发现有人意图将服部置于死地，并且紧接着“源氏萤”的另外一名成员也被杀害了。所有这些事情似乎又都与那个画谜有关。