柯南和小蘭跟著小五郎來到關門海峽，還在這里認識四個高中時代就是同學的年輕人，沒想到第二天，他們的另外一名高中同學真尾被人發現橫尸關門橋下，起初警方懷疑兇手就在與死者見過面的那四名同學中，然而他們都有不在場證明，偵訊過后四個人都擺脫了嫌疑，但柯南卻發現了破綻。

眼看車子馬上到達賢橋車站，但與黑色組織接觸之前，柯南還要先處理一件事情，那就是揭穿車上的這兩名珠寶大盜，將他們制服以后，柯南讓阿笠博士報警，而自己則只身犯險進入車站，他將碟片和支票都放在儲物柜里，自己躲在一邊暗中觀察，當沃克拆除碟片時，今恩出現，他看出了柯南想要收集他們指紋的目的并推斷出他就在附近，于是便開始尋找，只聽兩人腳步漸漸逼近……

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。

之后，新一又對舞臺重新進行調查，并注意到了舞臺的活動機關，如果利用這個的話兇手及其犯案手法都不難推斷，他將事情的真相告訴有希子，由她揭穿兇手，然而，在兇手被警方帶走前卻說了一句讓小蘭很介意的話。案子結束后，小蘭不小心弄丟了莎朗送給她的手帕，沒想到兩人找手帕的時候遇到了……

警方對鱒渕進行偵訊，而當時他卻并沒有不在場證明并且之前他曾與船木發生過爭吵，所以警方認定他就是兇手。另一邊，少年偵探隊也展開了調查，柯南注意到來往這里火車，認為發現尸體的地方并不是案發的第一現場，于是大家順著軌道，找到了船木的照相機，并且從附近警衛的口中得知鲇川也曾來過大橋，可是，如果兇手真的是她，那她殺害船木的動機以及她的手法到底是什么？