少年偵探隊這次在阿笠博士的帶領下欣賞精神隊的游行隊伍，沒想到巧遇便衣執行任務的佐藤警官，因為警政廳收到一封反精神隊球迷的警告傳真，預言這場游行將有意外發生，所以警局才會派警員混進游行隊伍進行調查，首先出事的是高木警官的車，之后，大家一起查看光彥在炸彈附近拍攝的影像，就在這時，又發生了一起爆炸事件。

柯南和阿笠博士從板倉的日記磁片中果然找到了他與黑暗組織接觸過的線索，這讓柯南興奮不已，于是兩人立馬趕往板倉的別墅，企圖找到板倉所開發的系統軟體和黑衣組織發來的郵件，然而，讓他們沒想到的是，郵件竟然有密碼，如果在一定時間內沒有打開，郵件將自動刪除，而這將引起黑衣組織的懷疑，這時，屋內的電話響起，從另一邊傳來沃克質疑的聲音，柯南和阿笠博士該如何應對？

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。

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。

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。