金田一耕助の孫･一 (はじめ) は、普段はおっちょこちょいで落ちこぼれの高校生だが、実はIQ180の頭脳の持ち主。同じ高校に通う幼なじみの七瀬美雪をパートナーに、じっちゃん譲りの推理力を発揮し次々と難事件を解決してきた。そんなある日、一たちのもとに一通の手紙が届く。手紙は、美雪の文通相手で上海に住む中国人少女･レイリーからのもので、「父親殺しの罪で、兄が疑われている。兄を助けて!」というもの。一と美雪は、レイリーを助けるべく上海へ向かうのだが…。