ある日の夜、警察庁内に何者かが侵入し機密データを閲覧していた。これを察知した安室透や風見裕也ら公安警察は侵入した女と対峙するも、警察庁内から逃げられてしまう。車で逃走する女を追う安室、そしてFBIの赤井秀一を加えた三者によるカーチェイスが繰り広げられる。女は逃げながらも「ノックはスタウト、アクアビット、リースリング。あなたが気にしていたキール、バーボン」とのメールを誰かに送信していた。赤井は女の進路を先読みして車のタイヤを撃ち抜き、橋から落下させて爆発に至らせるが、捕縛するには至らなかった。一方、カーチェイスから命からがら逃げのびた女は、東都水族館の多色ライトを目撃すると同時に頭をおさえて苦しみだし、気を失う。翌朝、謎の爆発事件がニュースで報道される中、コナンと少年探偵団一行はリニューアルオープンの日を迎えた東都水族館を訪れていた。コナンたちはそこで、記憶を失ったオッドアイの女に遭遇する。コナンはガソリンの臭いや割れた車のフロントガラスの破片などから昨夜の爆発事件との関連を疑い、警察に連絡を取ろうとするも記憶を失った女に拒否されてしまう。そこで彼女を知る人物を探すため東都水族館で情報収集を開始する少年探偵団であったが、歩美、光彦、元太の3人は捜査もそっちのけでダーツなどして謎の女と遊び、一方でコナンは蘭や警察に記憶喪失の女のことを伝える。時を同じくして、ベルモットが東都水族館内で誰かを探していた。彼女が探していたのは、少年探偵団と行動を共にしていた謎の女だった。東都水族館で情報収集を続けるコナンと灰原だったが、そのころ阿笠博士と少年探偵団の3人、謎の女はリニューアルの目玉のひとつである世界初の二輪式観覧車の列に並んでいるところだった。ベルモットはその途中で謎の女に声をかけるが、謎の女は身に覚えがなく、そのまま観覧車へと向かっていく。道中でコナンたちを見つけた元太は身を乗り出して、そのまま地上へ落下してしまうが、謎の女は元太を助けるために自ら飛び降り、人間離れした身のこなしで無事に元太を救出する。異なる目の色にダーツの腕前やその身体機能から、灰原は記憶喪失の女が組織のNo.2であるラムではないかと疑う。ラムの素性は謎が多く、このままでは皆が危ないと心配するが、歩美たち3人と謎の女はこっそり観覧車に乗った後だった。その観覧車の上空で謎の女が苦しみだし、「ノックはバーボン、キール、スタウト、アクアビット、リースリング…」と呟く。歩美から連絡を受けたコナンは、謎の女が言った「スタウト」「アクアビット」「リースリング」が酒の名前であることから、彼女が組織に関係していることを確信する。そして、謎の女はそのまま警察病院へ搬送された。一方、組織のコルン、キャンティ、ジン、ウォッカは世界各地でスタウト、アクアビット、リースリングを次々と射殺し、その後、日本で安室と水無怜奈を処刑しようとしたが、コナンと赤井の機略により安室の逃走を許してしまう。その直後、ラムからの命令を受けたジンたちは怜奈を放置し、組織の一員である謎の女の奪還へと向かうのだった。警察病院では、謎の女の身柄を警視庁捜査一課から公安へと引き渡さざるを得ない状態となり、風見たち公安は安室の指示で謎の女と共に東都水族館へ向かう。また、コナンはFBIと接触し、謎の女のコードネームが「キュラソー」で、ラムの右腕であることを知る。そして、酒のキュラソーに5種類の色がある事と彼女の特殊な脳の損傷から、彼女の持っていた色違いの5枚組の半透明シートの意味をコナンは見出す。その推論からコナンは、キュラソーが東都水族館の観覧車の頂上で多色ライトを見ると記憶が戻る事に気が付き、急いで東都水族館へと向かう。東都水族館では、少年探偵団の子供たちを特別に観覧車に乗せるために、園子が鈴木財閥のコネを使って一方の観覧車を貸切にしていた。そこへキュラソーを連れた風見が到着し、園子が特別に貸し切った側の観覧車に乗る事になる。手錠で拘束した状態にしたキュラソーとともに観覧車に乗り込もうとする風見に対し、何とか水族館に到着したコナンはそれを止めようと叫ぶが、声は届かず乗り込まれてしまう。従業員に扮した安室はその様子を見届けながら、スタッフにしか入れないスペースへと進入する。何とか観覧車の頂上まで登ってきた安室は先に到着していた赤井を見つけ、「日本の警察は信用できないのか」と挑み掛かり、赤井は「狩るべき相手を見誤らないで戴きたい」と言いながらも応戦する。2人は互角かつ熾烈（しれつ）な戦いを繰り広げるが、そこへ赤井を探していたコナンが到着し、観覧車に爆薬が仕掛けられている事を伝えると、2人は戦いを中断し、安室は赤井から受け取った工具で起爆装置の解体に取り掛かる。赤井の調査により、仕掛けられた爆薬は威力の高いC-4である事が判明し、安室は起爆装置の解体を急ぐ。組織のジン、ウォッカ、キャンティ、コルンは特別に用意したオスプレイに乗り込み、ベルモットから送られてくる地上からの合図を待っていた。そして、キュラソーの乗ったゴンドラが頂上に到達した瞬間、ベルモットの細工により水族館以外の区域が停電し、ジンたちの乗ったオスプレイは観覧車へと近付く。多色ライトを見たことで全ての記憶を取り戻したキュラソーは、風見を気絶させて手錠を取り外し、ベルモットと連絡を取ってジンが自分を回収しようとしている事を知る。オスプレイの下部からはアームが現れ、キュラソーの乗ったゴンドラを掴むが、走り去る人影が見えた事から、一行はセンサーカメラでゴンドラ内部の人影を探索する。モニターに映し出された映像には少年（コナン）と成人男性（風見）の影しかなく、キュラソーが脱走した事を知ったジンはゴンドラを捨てて、観覧車への銃撃を開始する。動くものに対して銃撃している事からコナンと赤井、安室は身動きが取れずにいた。一方、キュラソーはコナンを探しに東都水族館へ来ていた灰原と遭遇し、その言動から彼女が幼児化したシェリーであることを見抜く。キュラソーを見た灰原は恐れおののき落下しそうになるが、キュラソーに助けられる。自分を助けた理由を尋ねた灰原に対しキュラソーは「今の自分の方が気分が良い」と組織を裏切った事を告白する。更に同じ観覧車に少年探偵団の子供たちが乗っている事を灰原から聞いたキュラソーは、灰原に子供たちを托し逃げるよう促した後、おとりとなって飛び出す。激しく動く人影を見つけたウォッカは、そのフォルムと動きからキュラソーである事を見抜き、ジンたちは標的をこの人影に絞る。そして、攻撃が一か所に集中している事を察知したコナンと赤井が動き出す一方で、安室はあと少しと言う所で停電の影響を受けたが、ジンが起爆スイッチを押す直前で起爆装置の解体に成功した。起爆装置が解体されたことを知ったジンは、コルンに命じて観覧車の車軸を銃撃させ、観覧車もろとも中にいる人間を抹殺しようとする。オスプレイの体勢を崩し5秒の間にローターの部分を撃ち抜きさえすれば、オスプレイの撃墜も可能と言う赤井の話を聞いたコナンはオスプレイの体勢を崩す策を思い付くが、夜の暗がりにオスプレイが紛れて攻撃体勢に入れない。5秒間だけオスプレイが見えれば良いと聞いた安室は、大量の爆薬を詰め込んだ袋を投げ空中で爆発させ、爆発の明かりでオスプレイの位置が見えたコナンは花火ボールを蹴り上げ、オスプレイに当てた後にその上空で爆発させ、その間に赤井がローター部分への狙撃を成功させる。ジンたちはオスプレイが墜落していく中でも観覧車の車軸を集中的に射撃し、車軸が外れた事を確認して離脱する。灰原と少年探偵団が乗っていた観覧車は脱輪した上に水族館へと向かって転がり出し、蘭や園子を含む客たちは奥のイルカショー会場へ避難する。コナンは固定されている観覧車と伸縮式サスペンダーを使って繋げるべく、安室の手を借りて飛び移り、赤井と協力して固定するが、観覧車は止まる事無く水族館を破壊し、イルカショー会場を目掛けて接近し続ける。コナンがボール射出ベルトのボールを前方に向かって膨らませてもなお観覧車は止まらなかったが、目覚めていたキュラソーが観覧車を止めようと、重機で特攻を行う。何とか観覧車を止めることに成功したが、自身は重機もろとも潰され爆発に巻き込まれる。事件後、キュラソーは遺体で発見されるが、公安の風見らが確認した時には身元の判別も不可能な状態だった。遺体の手から遺品が落ち、コナンはそれが黒焦げになったイルカのストラップだと確信する。公安の風見はストラップをキュラソーの記憶装置と訝（いぶか）しむが、コナンは「いや、記憶じゃない、思い出だよ。黒焦げになっちまったけどな。」とそれを否定する。後日の阿笠邸では、キュラソーの死を知らない少年探偵団が彼女と本当に友達になれたのかと嘆いていたが、それに対し蘭は「こんなに思われているならもう友達なんじゃない」と優しく諭す。その様子を見て、少年探偵団との触れ合いがキュラソーの「心の色」を変えたのだとコナンが確信する場面で終幕を迎える。