祭典当晚，村民寿美被发现溺死在海边，手中紧握着一枚人鱼鳞片；次日，另一村民奈绪子在瀑布下身亡，身上插着“儒艮之箭”；紧接着，曾负责记录“人鱼传说”的海老原被火烧死在仓库中。三起死亡事件接连发生，死者都与“长寿婆”的秘密有着千丝万缕的联系。柯南与平次在调查中发现，所有线索都指向一个被刻意掩盖的真相：“长寿婆”并非永生，而是三代人假扮的谎言。
随着调查深入，柯南意到岛上医生君惠的异常。君惠是“长寿婆”的曾孙女，也是祭典的主要组织者，她对三位死者的态度始终充满复杂的情绪。平次在悬崖边救下险些被凶手袭击的和叶时，意中发现了关键证据——君惠房间里藏着的“长寿婆”面具和假发。真相终于浮出水面：君惠正是假扮“长寿婆”的第三代，也是连环命案的真凶。
君惠的动机源于一场多年前的悲剧。她的母亲，第二代“长寿婆”，在十五年前为了扮演人鱼在海中溺亡，而寿美、奈绪子与海老原正是当年的知情者。她们为了维持“人鱼传说”带来的旅游收益，选择隐瞒真相，并每年继续举办祭典。君惠长大后得知母亲死亡的真相，看着村民对虚假传说的狂热，看着掩盖真相的人享受着传说带来的利益，复仇的念头在她心中滋生。她策划了这场模仿“人鱼诅咒”的谋杀，用“儒艮之箭”和“人鱼鳞片”制造恐怖氛围，试图让真相随着死者一同埋葬。
在柯南与平次的推理下，君惠的伪装被彻底撕碎。面对质问，她卸下“长寿婆”的面具，露出年轻而憔悴的面容，泣不成声地诉说着对母亲的思念与对谎言的憎恨。当她举刀试图自尽时，和叶奋不顾身扑上前阻止——和叶说，真正的勇气不是复仇，而是面对真相继续活下去。最终，君惠被警方带走，人鱼传说的泡沫彻底破灭，只留下一个关于爱、谎言与救赎的沉重故事。
夕阳下，平次望着海中若隐若现的儒艮身影，对和叶说：“人鱼什么的，根本不存在。但我们身边，有比人鱼更珍贵的东西。”传说或许会骗人，但真实的情感与勇气，永远不会被海浪冲走。