《名侦探柯南剧场版 纯黑的恶梦》讲述了各国谍报机构的重要数据被一名神秘间谍盗取，日本警方和FBI探员赤井秀一展开激烈追捕，最终间谍的车坠入悬崖。次日，柯南和伙伴们来到东都水族馆，遇到一名失忆的美丽女子。她身上带着一部损坏的手机，无法联系任何人。柯南等人决定帮助她找回记忆。然而，女子似乎与黑衣组织有着密切关联，她的出现引发了各方势力的争夺。随着真相逐渐浮出水面，柯南发现这名女子的身份远比想象中复杂，而她失忆的背后隐藏着更大的阴谋。一场涉及多方势力的对决就此展开，柯南必须解开谜团，阻止黑衣组织的邪恶计划。