故事发生在战国时代，普通人家出身的男孩猪名寺乱太郎祖辈曾是忍者，在父亲的劝说下，他离开家乡摄津，进入当时一流的忍者学园学习。在学校，他认识了与之同龄的新兵卫和雾丸。新兵卫是一个出身富商家庭的小胖子，为人迷迷糊糊，对吃尤为感兴趣；雾丸则是身世贫苦的孤儿，为人精明，贪财吝啬。这三个性格迥异却的小家伙成为好朋友，他们最大的共同点就是经常因为考试不及格受到处罚。当然，以校长大川平次涡正为首的老师们也都是性格古怪且鲜明的爆笑人物，乱太郎他们和周围的同学、老师一起上演了连番搞笑、有趣的精彩好戏……
本片根据漫画家尼子騒兵衛原著《落第忍者乱太郎》改编，改编成动画时，因NHK电视台的禁忌而将“落第”二字去掉。

东京、大阪、京都相继发生杀人事件，5名死者皆是被头戴面具的黑影人用武士刀和弓箭瞬间杀害。警方介入调查，发现死者都是出没于3地专门偷窃有名的佛像及美术品的偷盗集团“源氏萤”成员。该集团共有成员8名，以义经的家臣名字互相称呼，且都持有一本《义经记》，被害5人手中的《义经记》均被拿走。
这日京都古寺山能寺收到奇怪书信，说若能解开信中所附的画谜，便能找到8年前被窃的如来佛像。柯南、小兰随毛利小五郎来到该寺，均对画谜一筹莫展。5名被杀者之一曾对与新一不相上下的大阪高中生服部平次照料有加，服部也来到京都对案件秘密展开调查，并借机找寻自己的初恋情人。柯南与服部相遇联手调查时，发现有人想置服部于死地，紧接“源氏萤”另一成员被害，而这一切，似乎又都与画谜有关。