某個黑夜，一名間諜潛入日本警察機關企圖盜取一份機密文件，這份文件內容中含有英國 MI6、德國 BDN、美國 CIA，甚至還有 FBI 等各國諜報機構。千鈞一發之際，遭到安室透率領的日本公安追緝的間諜奪車逃跑，於高速公路上演激烈追逐戰，其他的車輛也被捲入其中，眼看要釀成慘重事故的瞬間，間諜的車被 FBI 赤井秀一用來福槍射中，從公路墜下懸崖。
第二天，柯南等人來到東都水族館遊玩 在特色項目·巨大摩天輪底下，柯南發現了一位獨自一人又負傷的漂亮女子，仔細一看她的兩隻眼睛的瞳孔顏色不一樣，也就是俗稱的“陰陽眼” 可是，這位女子已經是連自己名字都不記得的失憶狀態，帶的手機也已經損壞，為了幫助她找回記憶，柯南等人約好了和她同行，沒想到，這一切都被苦艾酒暗中監視著，尾隨其後的苦艾酒此時取出了槍，對著耳機說到—— 「我正有此意，琴酒。」
前所未有的大危機朝向柯南逼近之中!! 名偵探 vs.黑暗組織 vs. FBI vs. 公安 vs .‥ !?
原作者青山剛昌表示：「第 20 部劇場版將是一片漆黑的故事，看完之後心情會怎麼樣，就取決於觀眾了（笑）」。《名偵探柯南：純黑的惡夢》依然將由執導過第 19 部柯南劇場版《業火的向日葵》靜野孔文擔綱監督、櫻井武晴負責腳本，預定明年 4 月 16 日於日本上映。
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