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。

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。

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……

雖然他們四人都有不在場的證明，但警方和小五郎仍然對他們保持懷疑態度，并前去他們當時所在的唐戶市場、唐戶棧橋和海響館逐一進行確認，就在小五郎自認為推理出整個案件時，野島榮子卻跑去警局自首，她將自己殺人的過程和動機一五一十的坦白，隨后她的三位朋友趕到，為了友情他們又曾有何行動？真正殺死真尾的人真的是野島榮子嗎？