解決了橫濱中華街的命案之后，小蘭突然倒地不起，在發高燒的情況下想起過去碰到的命案。那是與新一去紐約時發生的事情，有希子帶他們兩人一起去看話劇，在劇場門口與明星莎朗匯合后，大家一起去參觀開演前的舞臺陳設，不想這時卻發生了意外，盔甲服裝從天花板上墜落，而其中一名女演員卻無法躲避，危機時刻，小蘭挺身而出。

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？

阿笠博士帶著柯南和哀拜訪了哀父親的兒時的玩伴出島。但就在這時出島卻被毒死！小哀擔心可能是暗黑組織發現了姐姐留下的東西而殺人滅口，但柯南予以否定并道出了兇手利用廁所的抽紙而實行的殺人計劃，而兇手正是設計所的設計員。案件解決后小哀終于拿到了姐姐留下的媽媽的遺物。另一方面黑衣人一伙似乎也有了新的行動。

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。

從現場調查回來以后，柯南已經知道了兇手的犯案手法并且還找到了決定性的證據，萬事俱備，柯南用花言巧語讓小五郎做了特別辯護人，開庭前柯南還在妃英理面前重現殺人手法。妃英理和九條的對戰再度打響，柯南本想讓小五郎自己發揮，可他卻越幫越忙，于是，柯南以慣用手法將他麻醉，在法庭上揭露真兇。