《金田一少年事件簿R》圍繞天才偵探金田一一與青梅竹馬七瀨美雪、警視廳劍持勇警部組成的偵探鐵三角，在系列案件中展開推理。故事以"香港九龍傳說殺人事件"揭開序幕，通過神秘財寶傳聞引出連環命案；速水玲香的身世之謎在"不速之客"中與新案件產生關聯；隨后接連發生的"煉金術殺人事件"、"獄門塾連続慘劇"等案件，均以古典密室詭計與人性暗面為核心。特別篇"高空一萬米的殺人"將兇案場景移至萬米高空，"露營場怪事件"與"跳水池的惡靈"則展現不同類型的超自然表象犯罪。最終篇"游戲館殺人事件"將矛盾指向二十年前的復仇計劃，所有案件均通過金田一標志性的撲克牌推理與驚人的現場還原能力告破。每個事件均嚴格遵循"所有線索完全公開"的本格推理原則，兇手身份揭曉時必然揭示其與金田一過往經歷的隱秘關聯。