朱蒂準備辭去學校英語老師工作回美國。小蘭和園子為朱蒂舉辦了送別晚會，在去找中學同學七川的時候卻發現她正被打工的便利店里的訓斥。為了洗清朋友小偷的嫌疑，小蘭她們開始尋找沒有留下一點痕跡的小偷。但是從監控錄像和店長的證詞中都沒有小偷的蹤影，而店長也準備把七川送到警察局！

為了找到兇器柯南再次返回案發現場進行調查，并要求重新查看嫌疑人的證物，這時，他注意到了貼在地板上的走位標記，并在這些膠帶下面發現了棉花，這些線索無疑讓他知道了兇器的位置以及兇手的犯案手法，正當他準備麻醉小五郎時，卻發現麻醉針已經沒有了，他只能直接給小五郎提供線索，沒想到小五郎竟然單獨找瑠璃談話，難道他懷疑瑠璃，所以要勸她自首？

追蹤光彥而來到群馬縣山中的柯南他們，得知一名連續殺人犯逃入了同一森林中。沿著小河走的光彥與推理中的柯南用偵探徽章呼叫他時，光彥被殺人犯逮著。哀告訴柯南沼淵原來是組織的成員。柯南正要告訴哀光彥來此的目的時，光彥的徽章聲音迫近了。終于在眾人找到光彥的時候驚訝的發現他和光彥在一起！原來兩人都只是為了來看螢火蟲。

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。

就在警方和小五郎集中精力思考兇手是如何調換毛巾時，柯南卻重返飯桌，回憶當時自己為拿醬油和辣油轉旋轉桌面時的場景，這時他突然想到或許兇手根本就不是用有毒毛巾殺人的可能，在向鑒識人員確認了自己的想法后，兇手浮出水面，他讓所有人都按照案發時的位置做好，并重現當時的場景，而兇手卻在不知不覺間自己露出了馬腳。