大阪のシンボル・日売テレビで爆破事件が発生する。その時、日本の百人一首会を牽引する皐月会が開催する皐月杯の会見収録が行われており、突如の事態に局内は混乱する。崩壊していくビルの中に、西の名探偵・服部平次（声：堀川りょう）とその幼馴染・遠山和葉（宮村優子）だけが取り残されるが、間一髪の所で駆け付けたコナン（高山みなみ）が無事救出する。まるでテロのような事件だが、犯行声明もなく犯人の目的もわからない不可解な状況に、コナンと平次は違和感を覚える。爆破騒動の最中、コナンたちは平次の婚約者だと言い張る競技かるたの高校生チャンピオン・大岡紅葉という女性と出会う。ひょんなことから和葉は平次を懸けて紅葉と百人一首の勝負をすることになり、実力者である平次の母・静華のもとで特訓を始める。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される。その時、殺害現場のモニターに紅葉の姿が映し出されていた。そして被害者の周りには、数多のかるた札が散らばっていた。大阪府警・京都府警とともにふたつの事件に関係する皐月会の捜査を始めるコナンと平次。すると、百人一首にまつわる共通点を持つ謎が捜査線上に次々と浮かび上がる。ふたつの事件がひとつに繋がるとき、運命の歯車が加速し始める……。