薄雾笼罩的京都，一起攸关日本国家安全的大事件即将发生。一艘疑似装载爆炸物的可疑船只靠近舞鹤湾。通过对船上相关数据和零部件的勘察判明，该船很大可能来自海外。此消息一出，立刻引起全日本上下的恐慌。

就在同一天，江户川柯南、毛利小五郎、小兰以及少年侦探团的各位一同观摩海上自卫队组织的对空作战演习，他们史无前例地登上了宙斯盾舰，与全国各地聚集来的孩子们一起，被装备了电子武装的高科技宙斯盾舰带来的巨大魄力所震撼。

谁知演习中突发意外，原本虚拟的作战瞬间变成真枪实弹的杀戮。不久，海面上漂浮着的失去左臂的自卫队队员遗体被发现。种种不安与猜测在小兰和少年侦探们的心中蔓延。另一方面，海上自卫队迅速冷静地稳定事态，但始终不能探明敌人的真实身份和他的目标。就在此时，宙斯盾舰上发现了遇害队员的左臂，其配戴的手表指针停止在5:30AM。接二连三的异常事件，迫使大阪府警乘坐直升机赶来，与京都当地的同侪协作展开调查。在此期间，神秘的女性自卫队员藤井七海也登上了宙斯盾舰。

柯南通过随身携带的追踪眼镜、新道具卫星电话手表等装备与灰原哀、阿笠博士取得联系，此外更得到服部平次和远山和叶的协助。最强侦探团全方位通力合作，终于发现了这一系列事件背后的始作俑者——现已秘密潜入军舰内的某国间谍“X”。在此期间，平次和小兰等人的生命相继受到威胁。

X到底有何目的？他的真实身份是什么？自卫队员的左臂以及藤井七海的背后又隐藏怎样的秘密？关系到全日本生死存亡的巨大阴谋，此刻正有条不紊地展开。柯南将于与看不见的敌方间谍进行谍报战，面临危浪绝海的紧急任务。此次柯南能否再次守护朋友，协助海上自卫队保护日本民众免受战争的灾祸？