柯南他們少年偵探團坐阿笠博士的車去野營。在那里認識了4個戶外同好會的大學生。晚上他們中間的泰美卻不見了。柯南他們為了尋找泰美而來到放煙花的高臺，但在途中撞飛了落下的欄桿。到達高臺后仍然不見泰美的蹤影，在回來的路上，卻發現了倒在路邊的泰美遺體出現在街上。雖然看似事故的現場但在高木警官的提醒下警方最終確定是他殺事件！

帝丹高中最近發生了不可思議的靈異事件，小蘭本想拜托小五郎調查卻被拒絕，所以由柯南出馬破解校園靈異事件之謎。期間，小蘭他們還遇到新出醫生，于是一行人在園子的帶領下首先來到了體育館，這里曾莫名的出現了兩年前就已死去的保坂的書桌，接著又來到了詭異的圖書館和導致保坂死去的樓梯，經過一圈查看，柯南已大致明白，就在這時，操場中間突然出現了保坂的書桌……

柯南等人在警視廳鑒證連續發火現場遺留的紅馬現場照片，發現其中1張紅馬上有“兔”字，由此推出“紅馬”是三國志中出現的赤兔馬。另一方面，古董品店長玄田隆德到訪諸角宅，由于他打算送給諸角亮子的塑像是騎乘著赤兔馬的關羽，玄田的名字引起了搜查線上的注意。在一系列的推理調查之后玄田被捕了，但柯南和平次卻發覺了這其中的異樣。最終在柯南和平次的聯手調查下犯人的真面目慢慢浮出水面。

某個星期日，柯南和小五郎在樓下喝咖啡的時候，從店員阿紫那里聽到了一件奇怪的事情，一位客人用完餐之后將手機落在了店里，期間，阿紫曾接到過三通電話，最奇怪的就是最后一次，柯南和小五郎查看手機，發現這里面所存的號碼和名字全部都是虛假的，就在二人毫無頭緒的時候，由美拿著這家店的發票找到這里，而這些發票的持有者正是手機的主人，由美說這個人已經出車禍死亡，為了調查事情的真相，柯南建議給電訊公司打電話查詢。

雖然他們四人都有不在場的證明，但警方和小五郎仍然對他們保持懷疑態度，并前去他們當時所在的唐戶市場、唐戶棧橋和海響館逐一進行確認，就在小五郎自認為推理出整個案件時，野島榮子卻跑去警局自首，她將自己殺人的過程和動機一五一十的坦白，隨后她的三位朋友趕到，為了友情他們又曾有何行動？真正殺死真尾的人真的是野島榮子嗎？