夏日的阳光透过椰林洒下斑驳光点，伊豆的海岸线蜿蜒着宝石般的蓝。江户川柯南踩着微烫的细沙，远处传来毛利兰和铃木园子的笑声，海风里裹着防晒霜与潮水的咸味。这看似平常的修学旅行，却仿佛被那侦探吧里热议的传说蒙上了一层薄雾——当地人口中那片神秘的“幽蓝之海”，总在月圆之夜泛起异样的磷光，随之而来的是难以解释的失踪事件。
起初只是茶余饭后的怪谈，直到那位独居的海洋生物学家在实验室留下满墙复杂公式后悄然消失。现场没有挣扎痕迹，只有一只破损的潜水表静静躺在书桌，表面凝结着罕见的荧光藻类。柯南蹲在凌乱的数据纸间，镜片反着光。那些潦草的笔记里反复出现“深海发光层”、“异常繁殖”与“声波干扰”的字样，而窗台上一只半满的咖啡杯，边缘留着淡淡的唇印，温度早已消散，却暗示主人离开得匆忙而不情愿。
夜幕降临，真正的幽蓝在海平面之下浮现。那不是月光倒影，而是一种从深处弥漫上来的、丝缎般流动的蓝光，仿佛拥有生命。柯南借来博士新改良的水下侦探设备，潜入冰凉的海中。光束划破黑暗，照亮了密密麻麻的荧光藻群，它们正以异常的密度缠绕着一艘半沉的小型考察艇。艇身附着的新型机械装置，正发出人耳无法捕捉的低频声波——正是它刺激了藻类狂暴生长，而那诡异的蓝光，实则是藻类在声波作用下释放的生化荧光。那位生物学家并非失踪，而是在调查中被幕后黑手困于沉艇之中，企图掩盖非法海洋能源实验的真相。
真相水落石出，犯人是在当地经营海洋开发公司的研究员。他利用声波技术试图激发藻类产生高效能源，却失控引发了生态异变，为掩盖事故，不惜制造失踪谜团。当警方带走颓丧的犯人时，柯南站在沙滩上回望。海面已恢复平静的深黑，只有浪花低声絮语。那些深蓝之下的秘密，如同人心深处暗流，总需要一束光去穿透。而这次，那束光来自一个看似小学生的身影，和他身后无数个在侦探吧里孜孜不倦推敲真相的夜晚。