该片由立川让(《零的执行人》)执导,樱井武晴编剧,聚焦柯南、灰原哀与黑暗组织之间的纠葛。在园子的邀请下,柯南与少年侦探团一起访问了八丈岛。柯南潜入设施内后,发生了一名女性工程师被黑衣组织绑架的事件,她所拥有的记录某个信息的USB被落入组织手中。而此时身在八丈岛的灰原哀身边,也正有黑影在悄悄靠近。在《刀剑神域进击篇:暮色黄昏》中,桐人和亚丝娜等人将在艾恩葛朗特第五层展开全新冒险。在原著小说中,艾恩葛朗特第五层遍地都是遗迹遗物,并充斥着地下墓地和迷宫。除了激燃热血的战斗场面,神秘诡谲的异世界呈现也将会是剧场版《刀剑神域进击篇:暮色黄昏》的最大看点之一。