名探偵コナン 純黒の悪夢
ストーリー

ある夜、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逃げられてしまう。奪った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バーボンとキール」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待ち伏せ、女の車のタイヤを撃ち抜いて車を止めた。しかし女は橋から車ごと落下・爆発してしまい取り逃がした。一方、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、少年探偵団は東都水族館で情報収集を開始したが、歩美、光彦、元太の3人は捜査もそっちのけでダーツなどで謎の女と遊び、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た。ベルモットは観覧車の列に謎の女を発見し声をかけるが、謎の女はベルモットを覚えておらず、そのまま観覧車へ向かう。列の途中で元太は地上のコナンたちに呼びかけようとして身を乗り出し、落下してしまうが、謎の女は元太を追って飛び降り、人間離れした身のこなしで無事に元太を救出する。左右で異なる目の色、ダーツの腕前や身体機能から、灰原は謎の女が黒ずくめの組織のNo.2であるラムではないかと疑い、皆が危ないと心配するが、少年探偵団3人と謎の女はこっそり観覧車に乗った後だった。観覧車内で謎の女は突然苦しみだし、なにかを呟く。謎の女は警察病院へ搬送され、謎の女が呟いた内容は光彦が途中からメモを取っており、コナンは謎の女が酒の名前を口にしたことを知った。
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ノックだと判明したスタウト、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（バーボン）と水無怜奈（キール）を処刑しようとしたが、赤井の機略により安室の逃走を許してしまい、コナンの機転で安室と水無は危機を逃れる。その直後、ラムからの命令を受けたジンたちは水無を放置し、謎の女の奪還へと向かった。
警察病院では、謎の女の身柄を警視庁捜査一課から公安に引き渡さざるを得ない状態となり、風見たちは安室の指示で謎の女を連れ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種類の色があること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。キュラソーは一種の瞬間記憶能力の持ち主であり、色違いの5枚組の半透明シートを通してデータを閲覧することで、そのデータを記憶する事が可能だった。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、園子が貸し切った側の観覧車に乗る。手錠で拘束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、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。
観覧車の頂上では安室と赤井が対峙し、安室は赤井に手を引けと挑み掛かり、赤井は応戦する。2人は互角かつ熾烈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、ベルモットの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。ジンたちはオスプレイの下部からアームを出し、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ため、ジンたちはセンサーカメラでゴンドラ内部を探索すると、映像には子供（コナン）と成人男性（風見）しかいなかった。ジンはゴンドラを捨てキュラソーの始末に作戦を変更し、オスプレイに搭載したIDWSで観覧車への銃撃を開始する。
オスプレイは動くものを狙って銃撃していたため、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する。灰原はキュラソーの姿に動揺して落下しそうになるが、キュラソーに助けられ、キュラソーは灰原の発言から、灰原が組織を裏切ったシェリーであることを見抜く。自分を助けた理由を尋ねた灰原に対し、キュラソーは「なぜ助けたなんて分からない」と言いつつも、少年探偵団と過ごした時間を回想しながら「でも私はどんな色にでもなれるキュラソー。前の自分より今の自分の方が気分が良い」と告げて共に逃げるよう促すが、観覧車に子供たちが乗っている事を聞き、灰原に子供たちを托し、自身は囮となって飛び出す。
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人影はキュラソーであると見抜き、ジンたちはこの人影を標的にする。そして、銃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、安室は停電の影響を受けつつも、ジンが起爆スイッチを押す直前に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IDWSで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。
コナンは、赤井になんらかの方法でオスプレイの体勢を崩し、ローターを撃ち抜きさえすればオスプレイの撃墜も可能と聞き、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実行できない。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、そ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。
赤井の狙撃により、オスプレイは損傷し大きくバランスを崩したが墜落には至らず、ジンはIDWSの照準を観覧車の車軸に合わせて集中的に射撃し、車軸が外れた事を確認して離脱した。灰原と少年探偵団が乗っていた観覧車は脱輪して水族館へ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。コナンは転がる観覧車を伸縮式サスペンダーで固定されている観覧車と繋げて止めるべく、安室の手を借りて飛び移り、赤井と協力して固定するが、観覧車は止まらず水族館を破壊し、客のいるイルカショー会場を目掛けて転がり続ける。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クレーン車をぶつけ、観覧車を止めることに成功したが、自身はクレーン車の運転席ごと潰れ爆発に巻き込まれた。
事件後、キュラソーは遺体で発見されるが、その遺体は身元の判別も不可能な状態だった。コナンは遺体の手から落ちた黒焦げの何かを拾い、水族館のイルカのストラップだと確信する。公安の風見はそれを記憶装置ではないかと訝しむが、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。」とそれを否定した。
エンディング後に描かれた後日の阿笠邸では、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。