物語の端緒は15年前に発生した貨物船「第一八代丸」の沈没事故に遡ります。氷山への衝突によって船長と船員1名が命を落とした事件の裏には、巨大財閥「八代グループ」による巨額の保険金詐欺が隠されていました。さらに現代へ移り、八代造船の設計士が不審な心臓発作の自動車事故で死亡したところから、不穏な空気が漂い始めます。
園子の招待を受け、コナン、蘭、小五郎、少年探偵団の一行は、八代グループが威信をかけて建造した豪華客船「アフロディーテ号」の処女航海に参加。華やかな船上パーティーが催される中、船内で八代商船の社長・八代貴江が刺殺され、続いてグループ会長の八代延太郎が海中へと突き落とされる凄惨な連続殺人が発生します。
犯行現場に残された痕跡から、コナンは事件の背後に15年前の海難事故に対する怨恨があることを察知。しかし、張り巡らされた巧妙な時間差トリックと幾重の陽動工作により、捜査は混迷を極めていきます。
