懷疑小蘭的高中英語教師朱蒂是黑衣組織的成員而拜訪公寓的服部平次與柯南，遇上朱蒂隔壁房間的主人高井墜樓摔死的案件。確信密室狀態的臥室從窗戶墜落的高井不是自殺而是他殺的兩人，在臥室調查中的平次接到和葉從大版打來的電話而明白犯罪手段的平次加上高井留下的證據。兩人向目暮警官建議在臥室重現案發。

平松正樹刺殺了社長梅谷四朗，在乘車逃走的中途墜下懸崖死亡。警方判斷為事故，柯南卻確信此為殺人事件。看到梅谷被平松刺殺時的錄像帶后的柯南發覺了某種奇妙的違和感，在調查停車場后發現了一些奇怪的痕跡后解明了事件真相。在“沉睡的小五郎”的推理中犯人最終承認了罪行。

小五郎帶著柯南和小蘭到東都國技館觀看無敵假面角斗士狼人的競技表演。之后柯南他們在會場上遇到的大神敬晴知道狼人的實際身份。但是，就在比賽開始前，突然發現了狼人的對手永瀨豹太被刺殺后的尸體。而在兇案現場發現了隱形錄像里錄下了兇手的樣子！戴著面具的兇手的通過體型的判斷被確定為四個人人之中。

為了找到兇器柯南再次返回案發現場進行調查，并要求重新查看嫌疑人的證物，這時，他注意到了貼在地板上的走位標記，并在這些膠帶下面發現了棉花，這些線索無疑讓他知道了兇器的位置以及兇手的犯案手法，正當他準備麻醉小五郎時，卻發現麻醉針已經沒有了，他只能直接給小五郎提供線索，沒想到小五郎竟然單獨找瑠璃談話，難道他懷疑瑠璃，所以要勸她自首？

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。