在美国曼哈顿举行的拍卖会上，一度被认为毁于战火的梵高名画《向日葵》惊现于世。铃木财团的顾问铃木次郎吉以三亿美元天价将其拍下，并计划在其建造的博物馆中公开展出。然而，画作在从纽约运往日本的途中，运输机遭遇神秘劫持，画作不翼而飞。与此同时，宿敌怪盗基德也发出预告函，宣告将亲手盗走这幅传世之作。

柯南与少年侦探团跟随铃木次郎吉登上专机，护送另一幅《向日葵》画作回国，却再次卷入危机。飞机上发生离奇事件，画作疑似被调包。当众人抵达铃木新建的、仿照梵高故居建造的天空博物馆时，一系列围绕着七幅《向日葵》画作真伪的谜团与连续发生的袭击事件接踵而至。柯南在追查中发现，这背后隐藏着对艺术近乎疯狂的执念与复仇之火。

在密闭的“天空的监狱”中，柯南必须在画展正式开幕前，识破真假画作的诡计，揪出潜伏在身边的危险人物，并赶在怪盗基德动手之前，阻止一场因“业火”般的执念而引发的更大悲剧。真相、艺术与人性，在烈火与天空中迎来最终的考验。