수수께끼의 테러리스트 조직 "붉은 샴 고양이"는 국립미생물연구소를 습격하여 연구소 안에 있던 세균을 훔친 후 범행 성명문을 통해 일주일 후에 다시 나타날 것을 예고하고...

같은 시간, 스즈키 지로키치 (정지로)가 다시 괴도 키드에게 도전장을 내미는데 이번에는 세계 최대 크기의 비행선인 벨트리 호에 가두어 놓은 보석을 훔쳐보라는 도전장을 키드에게 선포한다. 다음 날에 모리 란 (유미란), 스즈키 소노코 (정보라), 모리 코고로 (유명한), 아가사 히로시 (브라운 박사), 코난과 소년 탐정단 (어린이 탐정단) 어린이 등 괴도 키드와 관련있는 사람들이 모두 비행선에 탑승하고 제한 시간은 도쿄를 출발해 오사카까지 가는 6시간...

그런데 테러리스트 "붉은 샴 고양이"가 공중에서 비행선을 납치한다. 테러리스트는 선내에 폭탄을 장착하였고 한층 더 떠서 세균을 비행기 내에 살포했다. 폭탄이 폭발하면 승객과 승무원 모두가 희생되고 오사카 상공에서 세균이 퍼지면 긴키 지방에 있는 시민 1000만 명이 위기에 빠지는데...

테러리스트들의 목적은 과연 무엇인가? 그리고 코난(남도일)과 키드의 대결은 어떻게 될까?