小五郎帶著小蘭和少年偵探團的孩子們來到被稱為地球遺產的人造木屋的集落·鬼澤鄉去觀光。這個村莊里最近流傳著小孩幽靈的傳言。而到了夜里，柯南他們為了確認幽靈而出去散步的時候，步美卻和少女幽靈相遇了暈了過去！而對于步美的發現村子里的人卻極力否認，到底是幽靈少女還是真有其人？

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。

玄田宅招供自己就是犯人。柯南、平次和弓長警部在玄田家里發現了竊聽器。而且從諸角亮子手上緊緊抓住的坐墊上找到了更有力的物證。在向諸角明和曾我操夫、權藤系子報告了搜查的結果之后的晚上，玄田家里出現了三個人神秘的身影，而兇手和縱火犯的真面目也終于揭曉。而兇手利用連鎖縱火案來殺害亮子的手法也水落石出。

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？

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。