晴朗时节，江户川柯南（高山南 配音）和毛利小五郎（小山力也 配音）、小兰（山崎和佳奈 配音）以及少年侦探团的伙伴们一同来到京都，他们即将登上自卫队的宙斯盾战舰，体验一把出海作战的感觉，期间还结识了美丽又有着几分神秘的女自卫队员藤井七海（柴咲幸 配音）。谁知快乐的氛围很快被恐慌所替代，战舰上突然发现一条断掉的手臂，消失的自卫队员又引起军方的恐慌与猜测。原来某国神秘间谍X已悄悄登上宙斯盾，伺机盗取战舰上的绝密情报。
　　为了找出隐藏的对手，柯南和灰原哀（林原惠美 配音）、阿笠博士（绪方贤一 配音）、服部平次（堀川亮 配音）以及远山和叶（宫村优子 配音）通力合作，与间谍展开连番斗智斗勇的较量…

柯南和小五郎等拉着大队，来到位于太平洋中的美丽小岛“神海岛”渡假。这座岛屿自古已有流传，大概有关沉没于海底的古代遗迹“海底宫殿”，及300年前两名女海盗遗留下来的宝藏传说。小兰和园子不惧流传，在“海底宫殿”附近潜水时，意外遇到一大群正在寻找宝物的猎人，不料其中一人突然遭鲨鱼攻击，不幸身亡！小兰和园子幸运逃难，柯南见那位猎人死状诡异，与灰原一起展开调查。
　　柯南认为猎人之死，跟宝藏传说有着莫大关系，他试图解开背后原因，“海底宫殿”的谜题一直系绕在他的脑海中。他找到了一组神秘名词“Jolly Roger(海盗旗)”后，满以为有所起色，猎人却突然现身，并偷走了原来发现的宝藏！小兰和园子落在猎人的魔掌之中，性命危在旦夕！隐藏于传说中的讯息是什么？“海底宫殿”有什么秘密？穿越300年时光的暗号，柯南誓要逐步解开迷题

西元2133年，世界陷入荒芜与混乱，愚蠢的人类亲手用核武器摧毁了自己赖以居住的场所。硝烟与战火散尽之后，孕育着希望的新城奥林帕斯建立起来，高科技的产物生化人 隆重登场，充当着服务人类的重任，而ESWAT则担负起保卫世界和平的重任。在一次执行任务中，布里艾诺斯（山寺宏一 配音）为保护女友迪娜•纳兹（小林爱 配音）而身受重伤，之后ESWAT高层利用布里艾诺斯的基因制作了生化人特雷斯，并让他和迪娜组成新的搭档。虽然颇有抵触，但在一段时间的相处后，迪娜内心深处悄悄发生着变化。
　　与此同时，各地接连发生机器人失控危及人类的情况，而他们使用的武器全部指向了重工业最大生产国波塞冬。奥利帕斯高层研究加强对通信卫星的监控，突然之间，ESWAT内部经过改造的半机械人也失去控制。新的危机呈现，迪娜面临重大的抉择…