幸運的是兩人都沒有受傷，演出也能順利進行。然而，就在大家驚訝于華麗的舞臺和逼真的場景時，煙霧繚繞劇場內卻發生了命案，死者是話劇的男主角，案發時，新一立刻跑到舞臺上并在那里發現了手槍和空彈殼，之后又想起了出現在舞臺上的紅色瞄準線，但他卻不認為兇手是從觀眾席殺人，反而肯定兇手當時就在舞臺上，而嫌疑最大的就是和男主角糾纏不清的四名女演員。

受園子的邀請，柯南、蘭、小五郎到輕井澤游玩。因為在森林中迷了路，所以決定在山里的一軒家借宿。在那里，遇見了白天見到的網球教練明石寬人。但是，夜里，卻發現了寬人的父親巖夫上吊的尸首。在柯南的提示下，警官也發現從尸體嘴里留下的不正常血跡。之后眾人還得知了石明三年前妻子去世的事情。而明石身上的疑團也越來越多。

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。

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？