晴朗時節，名偵江戶川柯南（高山南 配音）和毛利小五郎（小山力也 配音）、探柯小蘭（山崎和佳奈 配音）以及少年偵探團的南遠夥伴們一同來到京都，他們即將登上自衛隊的偵探宙斯盾戰艦，體驗一把出海作戰的名偵感覺，期間還結識瞭美麗又有著幾分神秘的探柯女自衛隊員藤井七海（柴咲幸 配音）。誰知快樂的南遠氛圍很快被恐慌所替代，戰艦上突然發現一條斷掉的偵探手臂，消失的名偵自衛隊員又引起軍方的恐慌與猜測。原來某國神秘間諜X已悄悄登上宙斯盾，探柯伺機盜取戰艦上的南遠絕密情報。　　為瞭找出隱藏的偵探對手，柯南和灰原哀（林原惠美 配音）、名偵阿笠博士（緒方賢一 配音）、探柯服部平次（堀川亮 配音）以及遠山和葉（宮村優子 配音）通力合作，南遠與間諜展開連番鬥智鬥勇的較量……