年幼的爱力克兄弟十分思念去世的母亲，不惜触犯炼金术中最大的禁忌，进行了人体炼成。可是炼成失败了，哥哥爱德华失去了左腿与右臂，弟弟阿尔冯斯失去了肉体，只能把灵魂附身在一副铠甲上。为了偿还他们自己的罪，找回失去的一切，兄弟二人踏上了寻找传说中的“贤者之石”的旅程。
几年后，一位右臂与左腿都是由“机械铠甲”替代的国家炼金术士出现在人们的眼前，他被称作“钢之炼金术师”。

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。

降身于夜晚，引得警察手忙脚乱，背着翅膀，这不是怪盗基德，这是怪盗Dark（置鲇龙太郎 配音）。沉睡了40年的Dark在高中生丹羽大助（入野自由 配音）14岁生日当天借由大助暗恋的女生原田梨纱（浅野真澄 配音）的照片苏醒。这在丹羽家是世代守护的秘密。于是，平凡的大助有了二重身份，晚上是窃取艺术品的怪盗，白天是高中生，而Dark的灵魂则寄居在大助的体内。
身手灵敏的大助引起了同班同学日渡怜（石田彰 配音）的注意和怀疑，总是时不时的找大助麻烦。而大助暗恋的梨纱却对Dark一见钟情。梨纱的双胞胎姐姐梨红（中山真奈美 配音）却因为一次意外引起了Dark的注意，进而引起了大助的好感。扑朔迷离的感情走向和危险的临近逐渐把故事推向高潮……