某日，童星絹川和輝來到毛利偵探事務，委托小五郎根據他媽媽寄來的明信片找出她的所在，于是，柯南一行四人跑遍熱海的旅店進行詢問，最終找到了有這張明信片的旅店，店里除了三名女店員，還有一位叫下鴨的客人，當晚，小蘭去給下鴨送鏡頭蓋時，卻發現他被人勒死在浴室中，趕到案發現場的警察從下鴨當時拍攝的照片中發現，兇手是一個胸口有痣的女人，絹川得知后很難過，因為他母親的胸口就有一顆痣。

小五郎、柯南和小蘭接受工務店社長河井的款待，來到屋形船。河井包下了整艘船，加上另外一位客人山崎后，小船出港了。小船停在了米花港的中段位置，柯南他們一邊欣賞著對岸的夜景與焰火，一邊品嘗美味佳肴；而河井與山崎則在船頭釣魚。熱衷于釣魚的山崎脫去襯衫，擺出跑步的姿勢，赤腳握著釣魚竿。。煙火大會第一部結束，夜空變黑的時候發現倒下的河井與山崎。河井尚有意識站起，而山崎則觸電死亡。

古裝劇小說家月形龍太郎的弟子久坂雄一絞死的尸體在公園被發現。以前接受過月形的取材采訪的毛利小五郎懷疑跟久坂爭奪弟子之位的猿橋勝。但是很快猿橋的不在場證明就得以證實。在柯南拼命思考的時候，月形的著作上“逆轉接著逆轉”的文字跳入眼簾。這時終于注意到不在場證明的柯南將有關者聚集起來解明真相。

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。

警察局的小五郎案件調查被盜。迷般的黑色神秘組織也許就在附近。柯南懷疑杯戶市酒店也許還有皮斯克的同伴，收集情報的美國女演員克麗絲。同時柯南與平次為刺探可疑的外國女性、英語教師朱蒂的情報，一起去朱蒂的家里。就在這時從公寓上有名男性墜樓。就在暮目警官準備以自殺事件結案的時候平次指出了他殺的證據。