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。

但是覆面角斗士狼人的對手永瀨豹太在休息室被發現。從犯罪時拍攝下來的錄像帶里目暮警部判定以狼人、牛込嚴、佐熊浩之、野狼4名角斗士為嫌疑犯進行詢問。另一方面，柯南看到錄像帶里拍到的犯人的后腦，注意到不自然的地方并由此推斷出了兇手的真實身份。而正因為對于面具的不適應暴露了兇手的真實身份。錄影帶里的證據面前兇手最終承認自己的罪行。

懷疑小蘭的高中英語教師朱蒂是黑衣組織的成員而拜訪公寓的服部平次與柯南，遇上朱蒂隔壁房間的主人高井墜樓摔死的案件。確信密室狀態的臥室從窗戶墜落的高井不是自殺而是他殺的兩人，在臥室調查中的平次接到和葉從大版打來的電話而明白犯罪手段的平次加上高井留下的證據。兩人向目暮警官建議在臥室重現案發。

被誤認為同學片岡純而遭到綁架的柯南成功的從廢棄建筑的地下室逃脫回來。在不斷的觀看錄像帶之后高木警官發現了車輛忽然消失的手法。很快綁架犯吉澤正發現被絞死在停在停車場的輕型四輪車中，在搜尋同伙的時候江崎幸子成為了重要嫌疑人。而在柯南的推理下真正的綁架同伙浮出水面。在佐藤和高木警官的協助下犯人終于被捕。

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。