高木警官和佐藤警官瞞著警局里的同事們，偷偷在熱帶樂園的水世界見面，為了阻撓他們的約會，警局的同事們暗中搗鬼，安排柯南，光彥等人出現在他們面前，就在這個時候，高木警官原本裝有求婚戒指的包居然出現毒品，之后，他意識到這一定是在搭乘“海地五萬里列車”時被人調了包，柯南根據這個包包的肩帶判斷出他的主人是個左撇子，并根據當時所拍攝的照片和游客所填寫的信息表，將目標鎖定在一個叫高城登的人身上。

小蘭去找新娘香取茜草時，卻發現休息室內空無一人，于是柯南和小蘭等人分頭行動。根據那張繡球花的照片，柯南在噴泉的雕像上找到了丟失的紅寶石戒指，可是茜草依舊不見蹤影，小蘭和園子在風車木屋附近找到了茜草的一只高跟鞋，便斷定她一定是被人綁架了，這時，時鐘響起柯南聽出了其中的怪異，便循著聲音找到了茜草，可茜草卻說真正有危險的是阿妙婆婆……

在柯南與少年偵探團的孩子們及阿笠博士看比賽歸途的電車內，支持者赤野被殺。犯人確定在3個人之中。卻沒有決定性的線索。柯南從哀收看的比賽轉播中得到提示，看穿了犯人的謊言。并揭穿了犯人其實沒有看比賽只是通過廣播收聽比賽過程的謊言。而犯人也道出了為被赤野殺掉的弟弟報仇的動機。而此時柯南發現灰原遠離人群，追過去后只看到列車奔馳而去？

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。

某個星期日，柯南和小五郎在樓下喝咖啡的時候，從店員阿紫那里聽到了一件奇怪的事情，一位客人用完餐之后將手機落在了店里，期間，阿紫曾接到過三通電話，最奇怪的就是最后一次，柯南和小五郎查看手機，發現這里面所存的號碼和名字全部都是虛假的，就在二人毫無頭緒的時候，由美拿著這家店的發票找到這里，而這些發票的持有者正是手機的主人，由美說這個人已經出車禍死亡，為了調查事情的真相，柯南建議給電訊公司打電話查詢。