私立指輪学園の屋上で星を眺めていた瞳島眉美。彼女は、十年前に見た星を探し続けていた。突如現れた謎の美少年・双頭院学に連れられて、眉美は学園内の謎の団体「美少年探偵団」の事務所を訪れる。そこで眉美が出会ったのは、個性豊かな五人の美少年たち。彼女は探偵団に星探しを依頼するのだが――？

美少年探偵団の団員――双頭院学・咲口長広・袋井満・足利飆太・指輪創作と共に、十年前に星を見た場所を訪れた瞳島眉美。両親との約束である星探しのタイムリミットが迫るなか、眉美に魔の手が迫る――！ 間一髪で危機を脱した眉美だが、美少年探偵団から衝撃的な真実を告げられて――？

下校中、「トゥエンティーズ」と名乗る組織に攫われてしまった瞳島眉美と双頭院学。彼らの狙いは、十年前に眉美が目撃した星に隠された、ある秘密だった。残された団員は、二人を助け出すために行動を開始。ついに美少年探偵団とトゥエンティーズが対決の時を迎える――！ 星探しが終わる時、眉美が下す決断とは？

謎のカジノホール「リーズナブル・ダウト」の招待状を手に入れた美少年探偵団。会場を訪れると、そこにいたのは客も従業員も皆、中学生と思しき子供達だった。カジノホールの支配人・札槻嘘から対決を挑まれた咲口長広は、カジノの経営権を懸けた対決に挑む！

嘘との勝負に敗れたものの、その手口をついに暴いた美少年探偵団。再び嘘と対決するために、カジノ「リーズナブル・ダウト」に潜入する。しかしいざ迎えた対決の場で、予想だにしない展開が探偵団を襲う！ ライバル中学校との闘いの結末は――？

美少年探偵団の事務所である美術室のリフォーム中、天井裏から見つかった三十三枚の絵画。それは、名だたる名画から人間の姿だけが消えた不可思議な絵画だった。誰が、何のために、こんな絵を描いたのか？ 各々が推理を披露し合うなか、美少年探偵団はある人物の存在に辿り着く――。