高校生探偵の工藤新一は、白くて真四角な部屋で目を覚ました。横には幼馴染みの毛利蘭が倒れていて、２人は手錠で繋がれた状態だった。さらに蘭の父親の探偵、毛利小五郎も近くに横たわっていた。何故この部屋にいるのか全く思い出せない３人。小五郞は入力パネルがある事に気付き、白い封筒も発見する。封筒には新一のファンと名乗る人物からの手紙が入っていて、このホワイトルームはプレゼントだという内容が書かれていた。
新一はファンと名乗る何者かに拉致されたと考える。すると突然、入力パネルに電源が入り、画面に2010年6月24日という文字が出現する。その日付を見て自分が殺人事件を解決した日と気付く新一。それは有名カメラマンの義妹であるモデルが殺害された事件だった…。
有名カメラマンの坪内勇平は妻の妹であるモデルの相田桃子から別れを切り出される。桃子は姉をこれ以上裏切れないと訴え、借りていたクラシックカメラも返却する。だが、逆上した坪内は花瓶を倒しながら逃げまどう桃子の首を絞めて殺害。
我に返った坪内が物取りの犯行に見せようと工作していると、携帯に電話がかかってくる。何も知らないアシスタントの岸は桃子の家に向かっていると報告。坪内と岸は桃子を撮影する予定になっていた。坪内は近くにいるから一緒に行こうと岸に伝えて電話を切る。坪内はクラシックカメラを自分のカメラバッグに入れようとするが、バッグは中身がパンパンの状態。坪内は、クラシックカメラをバッグに無理やり仕舞い込む。
５分後、岸と一緒に桃子の部屋の前へやってくる坪内。応答がないため、岸はドアを開ける。その瞬間、坪内と岸は何者かに殴られて倒れ込む。
新一と蘭は同じマンション１階にあるネイルサロンから出てきた直後に男性の叫び声を聞く。新一と蘭が桃子の部屋の前に駆け付けると、そこには額から血を流した坪内と岸が倒れていた。坪内は暴漢に襲われたと証言。新一が部屋に飛び込んでいくと、室内では桃子が絶命していた。
警視庁捜査一課の高木渉刑事、佐藤美和子刑事が捜査を開始。新一は部屋を見て回り、桃子に彼氏がいたかを確かめる。岸は部屋から飛び出してきた男に鉄の棒のような物で殴られたと証言。岸は殴られた瞬間、目の前が真っ白になったという。坪内は桃子の義理の兄である事を明かし、犯人を捕まえて欲しいと訴える。坪内は、額に傷があり、短髪で黒髪の大柄な男に殴られたと証言。それは連続強盗の指名手配犯と特徴が同じだった。
新一は桃子が誰かに恨まれていなかったかを坪内に訊ね、強盗の犯行ではないと思っている事を明かす。手で首を絞められて殺害された桃子。新一はその犯人が岸と坪内を鉄の棒で襲った事に違和感を抱いていた。犯人が鉄の棒を持っていたなら桃子の事もその棒で襲うはずだからだ。室内を移動した新一は鑑識と話している高木刑事から話を聞く。散乱している遺留品から花粉が検出されたという。それは倒れた花瓶に生けてあったカサブランカの花粉だった。
坪内は身重の妻の事が心配だと言って自宅に帰ろうとする。だが、新一は坪内を呼び止め、室内の荒らし方が素人のものだと説明。新一は強盗の仕業に見せかけた殺人事件に思えて仕方ないと坪内に伝える。
さらに新一は収納から取り出した大きなストロボを坪内に見せる。坪内は撮る事にも興味を持ち始めた桃子にストロボを貸した事を明かす。新一はストロボがまだ熱を帯びている事を伝える。少し前に誰かがストロボを使ったのだ。坪内は桃子が使ったのではと説明するが、新一は部屋に肝心のカメラがない事を不思議がる。坪内は強盗がカメラを盗んだと推理するが…。新一は姿見でネイルのバランスを確認する蘭を見て、あることに気づく。果たして、新一は殺人トリックの謎を暴き、たった一つの真実を見破ることが出来るのか？
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