在公園與照顧貓的老奶奶大森靜結識的柯南他們，次日按約定來幫忙。但是，靜沒有出現，好象從前天起就沒回過公寓的樣子。為此擔心的柯南他們由于靜打理家務的女仆人的阻擾而沒能進靜的家得到線索。就在一愁莫展之時，帶著老婆婆絲巾的貓布魯斯出現在柯南他們面前。柯南推斷出婆婆肯能被他人綁架，少年偵探團開始解救婆婆的任務！

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。

此次幽靈恐慌的第二天，柯南他們下榻的民宅的主人—永倉先生被人襲擊了。永倉先生雖然沒有生命危險，但是犯人是誰卻不得而知。警察以重要參照人為理由帶走了從在進行地球遺產登陸委員會那里派來的缺德調查官川治，但柯南卻發覺這其中不自然的地方，最終少年偵探團的各位找到了真正的犯人并將找出了幽靈少女的真相。

這件兇案的最大疑點就是，兇手從這個亂七八糟的黑暗房間逃跑的時候，居然沒有發出任何聲響，而且門鎖也沒有被破壞的痕跡，由此看來，睡在死者身邊的穗島嫌疑最大，可穗島卻說唐田和根上也都有這間屋子的鑰匙，于是，警方找來這二人進行偵訊，得知案發時兩人都沒有不在場證明，既然如此，嫌疑犯就有三人，這時，警方發現死者身上少了一顆紐扣以及地上的攝影機，查看過影像大家仍未發現有何異常，而那顆不翼而飛的紐扣就成了破案的關鍵。

光彥暑假沒有來做廣播體操，柯南他們造訪光彥家，得知光彥一早就出去一個人去野營。實在沒有理由來解釋光彥的單獨行動。柯南他們一路上問過去，才知道光彥搭乘巴士與電車來到群馬縣的一個小站。而且似乎是進入了森林。柯南他們用追蹤眼鏡開路，卻遇到了群馬縣的警察他們。柯南他們得知之前連續殺人犯沼淵己一郎也逃到這個森林中，不由得為光彥擔心起來！