在决战的前夕，整个世界仿佛都被一层紧张的阴霾所笼罩。柯南，也就是工藤新一，每日都在与各方力量紧密部署，力求在与黑衣组织的最终对决中取得胜利。而他的姐姐，江户川星月，真实身份是工藤西辞，这位被FBI与公安都视为王牌特工的天才少女，内心却在悄然做着一个重大的决定。
西辞深知此次决战的凶险，黑衣组织的势力盘根错节，稍有不慎，不仅他们这些与黑暗对抗的人会全军覆没，还会牵连无数无辜。她决定牺牲自己，用自己的生命为大家开辟一条胜利的道路，这个决定她没有告诉任何人，独自背负着这份沉重。
决战之日来临，激烈的交锋震撼着每一个参与者的内心。工藤西辞按照自己的计划，孤身深入黑衣组织的核心。在关键时刻，她引爆了提前布置好的装置，以自己的血肉之躯阻挡了黑衣组织的疯狂反扑。随着爆炸声响起，西辞消失在一片火光之中，黑衣组织也因这致命一击而陷入混乱，最终被成功捉拿归案。
众人沉浸在巨大的悲痛之中。柯南拿到了解药，变回了工藤新一。灰原哀却决定不再变回宫野志保，她想要抛开过去，重新开始新的生活。赤井秀一等人完成使命，回到了FBI。
毛利兰得知了柯南就是新一，这个真相让她百感交集。开心的是新一终于回到身边，原来他一直都在自己身边默默守护；难过的是新一长久以来的隐瞒，更让她悲痛的是工藤西辞的牺牲。毛利兰的姐姐毛利雪得知星月就是西辞时，同样悲喜交加，开心西辞一直守护着自己，难过却再也见不到她。
怪盗灵蝶，也就是怪盗幻影，在西辞牺牲后，怅然若失，世上再没有能让她认可的侦探，再没有那个与她针锋相对、互相追逐的对手。大家都以为那位天才少女永远离开了，世上再无FBI与公安的王牌特工，再无天才少女，没有了灵蝶克星，也没有了守护女神，江户川星月与工藤西辞成为了记忆中的名字。
然而，命运总是充满意外。工藤西辞竟然活了下来，可爆炸的冲击让她失去了所有记忆。她辗转来到中国，改名为林允儿，开启了全新的生活。某一天，林允儿来到日本，她与工藤西辞极为相似的面容，让众人惊讶不已，怪盗灵蝶也不例外。
随着相处，大家开始怀疑林允儿就是工藤西辞。他们想尽办法帮助林允儿恢复记忆，终于，在不懈努力下，林允儿找回了曾经的记忆，以工藤西辞的身份回归日本生活。
恢复身份后的西辞，生活并未平静太久。怪盗灵蝶又开始了宝石偷窃之旅，一天，怪盗灵蝶偷完宝石后，像往常一样在天台等待。工藤西辞赶到，怪盗灵蝶却没有离开，而是径直走到西辞面前，向她表白。出人意料的是，工藤西辞同意了。
从此，白天她们是甜蜜的情侣，享受着彼此的陪伴；夜晚，她们又成为针锋相对的宿敌，继续着侦探与怪盗的追逐游戏。但无论何时，当工藤西辞遇到危险，怪盗灵蝶总会不顾一切地挺身而出，她们在这复杂又奇妙的关系中，幸福地生活着，续写属于她们的故事
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