日売テレビで、爆破事件が発生！その時百人一首界を牽引する「皐月会」が開催する会見が行われており、大パニックに！崩壊していくビルの中、西の名探偵・服部平次とその幼馴染・遠山和葉だけが取り残されるが、間一髪の所でコナンによって無事救出される。まるでテロのような事件、しかし犯人の目的もわからない不可解な状況に違和感を禁じ得ないコナンと平次。

破騒動の中、コナンは平次の婚約者だと言い張る女性と出会う。その名は、大岡紅葉。紅葉はなんと競技かるたの高校生チャンピオンだった。ひょんなことから、和葉はそんな紅葉に平次を懸けた勝負を百人一首で挑むこととなり、実力者である平次の母親・静華を師に、特訓する日々が始まった。

時を同じくして京都・嵐山の日本家屋で、皐月杯の優勝者が殺害される事件が発生。その時、殺害現場のモニターに映し出されていたのは、紅葉の姿。そして意味深に数多のかるた札が被害者の周りに散らばっていた。果たして紅葉と事件の関係とは？

コナンと平次は大阪府警・京都府警とともに、２つの事件に関係する皐月会の捜査を始める。やがて、次々と捜査線上に浮かび上がる謎の存在。紐解いていくと、そこには“百人一首にまつわる共通点”が隠されていた――。大阪と京都、２つの事件が1つに繋がる時、仕掛けられた運命の歯車が加速し始める！