在豪华列车“神秘列车”上，灰原哀被黑衣组织锁定，处境危在旦夕。柯南与工藤优作联手设局，试图引蛇出洞。然而灰原为保护众人，决心独自面对组织，甚至不惜牺牲自己。列车上的连环杀人案与组织阴谋交织，真相逐渐浮出水面。最终，在柯南的巧妙安排下，灰原化险为夷，但黑衣组织的阴影仍未散去。本片聚焦灰原哀的内心挣扎与成长，展现她与命运的抗争。