Sở cảnh sát nhận được thông tin về một vụ nổ đáng lo ngại tại Viện vi sinh học Tokyo, do một nhóm khủng bố gọi là Red Shamu-Neko (Mèo Xiêm Đỏ) gây ra. Đáng chú ý, họ đã đánh cắp một loại virus cực kỳ nguy hiểm từ viện. Trong khi đó, Suzuki Jirokichi, bác của Sonoko, đã chuẩn bị một chiếc khí cầu lớn mang tên Bell 3 chứa viên đá quý quý giá "Thiếu nữ bầu trời" để truy bắt tên tội phạm Kid. Mori Kogoro và Đội Thám tử nhí cũng tham gia chuyến hành trình đến Osaka, nhưng mọi việc không êm xuôi khi bọn khủng bố đột nhập vào con tàu và đe dọa sẽ làm nổ tung toàn bộ nếu bất kỳ ai hoạt động một cách ngang ngược. Đồng thời, một người trên tàu đã bị nhiễm độc, khiến cả Ran cũng bị ảnh hưởng. Trong bối cảnh chết chóc, Shinichi từ chỗ ngoài biến thành Conan và cùng với Heiji phát hiện rằng cả thành phố Osaka cũng đã bị cuốn vào vụ án khủng bố này...