在美國的馬薩諸賽州，天才少年澤田弘樹年僅10歲就已經是麻省理工學院的研究生了，兇通過皮膚血液資料追溯人類祖先，而開發出讓人大為震驚的“DNA探查程序”想必大家仍然記憶猶新，目前弘樹正在著手開發壹種生長壹年等於人類五年的自我成長人工智能。全力支持此項目的則是IT界巨頭辛多拉公司的湯瑪斯辛多拉社長。弘樹的雙親於兩年前離婚，他離開了父親，跟著熱心教育的母親移發到了美國，辛多拉社長收養了後來因母親病逝而孤單壹人的弘樹。人工智能“諾亞方舟”號稱是人類史上最偉大的發明，弘樹受到了嚴密的看管，他無法像普通小孩壹樣在公園玩耍。諾亞方舟是出自於舊約聖經中的故事，上帝為了壹掃地上的罪惡而掀起了壹場大洪水，上帝只允許符合他心中理想的諾亞打造壹艘方舟，讓其家人和各種動物上船，因此他們逃過了這場洪水的浩劫……
弘樹每天都在辛多拉社長的監控下生活，精神受到了極大的壓迫。壹天晚上，弘樹在打電腦，他又發現了監控器在轉動，他知道自己遲早會被辛多拉社長給殺掉，所以便把可以說是自己分身的“諾亞方舟”通過電話線路給釋放了出去，自己就從公寓的頂樓跳了下來，自殺身亡了。而弘樹的電腦上則顯示著：“再見了弘樹，諾亞方舟已經出航！”
兩年後的壹天，在米花市的市政大樓裏，依據創新理念設計的超級電子遊藝設備“繭”的發表會正在舉行。從外觀上看，“繭”酷似壹個特大號的膠囊。由於采用了先進的腦波控制與虛擬現實技術，它能夠與參加遊戲者的大腦直接聯通，以類似做夢的方式讓遊戲者在完全仿真的虛擬世界裏進行互動遊戲。而“繭”內置的軟件系統是根據壹百年前19世紀末的英國倫敦為舞臺編制的。
柯南、小蘭、灰原和少年偵探團的成員們也以嘉賓的身份應園子的邀請參加了這次活動，身為“繭”遊戲系統策劃和劇情監制的著名推理小說家、同時也是新壹（柯南）父親的工藤優作和阿笠博士也來到了現場，博士給了柯南那個“繭”遊戲的胸章，少年偵探團也很想玩那個遊戲，便跟別的小孩用假面超人的“黃金超人卡”換來了四個胸章。就在這時，“繭”系統的研發者兼負責人堅村忠彬先生也在發表會的地下室遇害身亡，柯南發現在電腦鍵盤上，“R、T、J”三個鍵上有血跡，認為這是堅村先生留下的死亡訊息，突然柯南想到，“JTR”表示的是壹百年前的倫敦，便迅速地離開地下室乘上“繭”，希望能在那裏找到堅村所指的壹百年前的倫敦到底是什麽意思。小蘭看到柯南也去玩那個遊戲了，心裏有些不放心，這點被園子看出來了，園子就把她的胸章給了小蘭（因為鈴木財團也出資贊助了遊戲的開發，所以園子也有那麽胸章），他們壹行人跟政界、商界以及演藝界等社會名流的子女們壹起乘上了“繭”。就在孩子們剛剛進入遊戲後不久，壹個自稱“諾亞方舟”的人工智能程序突然侵入“繭”的電腦系統，切斷了虛擬世界與現實世界的聯系，將五十個孩子封印在虛擬世界當中，並宣稱除非有人能夠用推理破解遊戲內預制的案件，否則沒有人能夠活著走出這座思維迷宮，只要有壹個人還活著，那麽就算他們贏。
50個孩子來到了虛擬的世界裏，在他們面前有5種場景的演示影像，也就是有五種選擇，他們可以從中選擇他們想要去玩的世界。第壹個場景是維京海盜孩子們將成為維京海盜，前往七個海域，挑戰各種冒險；第二個是巴黎——達喀爾拉力賽，和世界著名的車手壹起參加，在嚴酷的比賽中爭奪冠軍；第三個是古羅馬競技場，就是帶上強力的武器和鎧甲，到羅馬帝國測試各位的身手，打倒勇猛的神鬼戰士；第四個是所羅門的寶藏，孩子們鼗扮演珠寶獵人，尋找埋藏在世界各地的所羅門寶藏；第五個是舊時代的倫敦，在那裏，孩子們將體驗恐怖的懸疑故事。在1888年的倫敦，要與開膛手傑克來個決鬥。
有這麽多的選擇，但柯南還是站在了舊時代的倫敦的門前，小蘭和少年偵探團也跟著柯南選擇了舊時代的倫敦，還有四個孩子，他們就是菊川清壹郎、諸星秀樹、江守晃和瀧澤進也。
在虛擬世界裏，柯南穿梭於彌漫著濃霧的倫敦，與他最崇拜的推理大師夏洛克福爾摩斯壹道，尋找著破解開膛手之謎的線索。而在現實世界中，身為“繭”遊戲系統策劃和劇情監制的著名推理小說家、同時也是新壹（柯南）父親的工藤優作，也開始調查此次事件的真相以及堅村先生的遇害原因。以五十個孩子的生命為賭註，壹場虛擬與現實交織的推理遊戲就此展開……
時間壹點壹點的流逝，許多孩子都已經失敗了，最後就剩下柯南他們10個人了，但是慢慢地，大家為了救彼此，也壹個個的失敗消失了。他們來到橋牌俱樂部，因為驚動了裏面的人物，柯南壹行人和他們展開了爭鬥，菊川清壹郎為救柯南而被淘汰出局，接著是光彥和步美沒有註意到對方，而被酒瓶打到頭部，則被淘汰出局，元太為柯南擋了壹槍而被淘汰出局，之後他們逃離了那裏，第二天，他們來到歌劇劇場，來找福爾摩斯心儀的女人——艾琳艾德勒。在艾琳艾德勒演出時，發生了爆炸，舞臺上的燈光掉了下來，江守晃和瀧澤進也為了救她，而被淘汰出局。柯南、小蘭、灰原和諸星秀樹掩護艾琳艾德勒逃出這裏，但這時柯南身後的雕像倒了下來，灰原為了救柯南也被淘汰出局。柯南、小蘭和諸星為了抓開膛手傑克來到了火車上，小蘭用空手道去和開膛手傑克打鬥，卻被他抓住，在火車的車箱上面，開膛手傑克用繩子把自己和小蘭綁在了壹起，他的意思是如果自己掉下去的話，那麽小蘭也會跟著掉下去。而在現實的世界裏，工藤優作也解開了殺死堅村忠彬的真相，而兇手就是辛多拉社長。再回到虛擬的世界裏，柯南和諸星發現火車上的人都不見了，連開車的人也不見了，再沒有開車的情況下，柯南的壓力很大，因為47人的生命都在他們三個人的手中，開膛手傑克用中掐著柯南的脖子，這時小蘭想起了新壹曾經說過的壹句話：“我喜歡福爾摩斯當時所說過的壹句話：‘如果真的可以將妳毀滅的話，為了公眾的利益我會很樂意迎接死亡。’”想到這裏，小蘭站了起來，看著柯南，想：對不起，不能陪妳到最後，柯南，我相信妳。為了救柯南，便縱身從火車上跳了下去，和她綁在壹起的開膛傑克也壹起掉了下去。
之後柯南和諸星用紅酒救了他們自己的命，遊戲結束了，柯南回到了剛剛時入虛擬世界的那裏，原來弘樹借用了諸星的身體和柯南他們壹起痛快地玩了壹次，他也知道，柯南就是工藤新壹。因為柯南並沒有被淘汰，所以所有的孩子都得救了，柯南和工藤優作望著彼此，用心靈去交會他們所想說的話。就這樣，壹切都結束了。