时间是2045年,故事的舞台是日本制造的太空站“安心”,在月球出生的少年“登矢”和儿时玩伴“心叶”为了移居地球而在太空站进行复健,但他们却和首次到宇宙旅行的地球孩子“大洋”、“美衣奈”、“博士”一同被卷入了太空站与彗星的冲撞事故。在与大人们隔绝,网络也被切断的封闭空间中,时而冲突、时而互助的孩子们,必须共同面对减压、EVA(宇宙游泳)、微型机械失控等种种困难。
故事发生在一处温馨但偏僻的田园小镇奥木染,双亲过世的少年春日野悠(桥本隆 配音)带着体弱多病的妹妹春日野穹(田口宏子 配音)千里迢迢的来到了这里,准备寄宿在祖父留下的房子中。虽然照顾妹妹的起居很辛苦,但悠还是拥有了一段难得愉快的时光。 在这里,悠遇见了幼年的玩伴天女目瑛(阪田佳代 配音),成熟温柔的姐姐依媛奈绪(猪口有佳 配音),认真可爱的大小姐渚一叶(小野凉子 配音)等热情亲切的朋友们,还有同班损友中里亮平(中国卓郎 配音)的插科打诨让他笑口常开。同时,一些模糊的回忆逐渐的浮上了心头,是和谁有过怎样的约定呢?面对着面前似曾相识的风景,悠的记忆开始苏醒。
幽静的轻井泽,金田一一(松野太纪 配音)和七濑美雪(中川亚纪子 配音)与邀请他们的好友——经营电脑系统公司井泽研太郎(内山昂辉 配音)会面。井泽的老主顾火祀集团的青龙社长不久前死于列车事故,在他遇难之前,家中用于黑魔法的人偶消失,但事故当天一个断成两截的人偶突然出现, 与社长死状如出一辙。井泽怀疑这是一起杀人事件,于是拜托金田一找出真正的凶手。在神秘的黑魔法公馆中,金田一一行见到了社长的养子晓(及川以造 配音)、九曜(宫野真守 配音)、星子(朴璐美 配音)以及黑魔法师黑瓜鬼门。人人都有嫌疑,人人都有不在场证明,而死亡事件仍在继续…… 本片为金田一少年事件簿系列20周年纪念作品。