身體變小后柯南轉入帝丹小學，并結識了步美、光彥和元太。某日，明星洋子來到毛利偵探事務所，說總感覺有人暗中監視她，為了更進一步了解真相，毛利一行人來到洋子住處，可開門后居然有具死尸橫在門口，期間柯南發現了另一名演員優子的耳環并且還注意到洋子的經紀人山岸神態怪異，洋子、山岸、優子到底誰才是真正的兇手。

步美某日經過傳說中的鬼屋，而且還看到屋內有鬼火！為了一探究竟柯南，步美，光彥還有元太一起出動來到這個傳說中的鬼屋。因為屋主被殺后家里的其他人就突然間不知去向，于是許多鬧鬼的傳說就此傳開。但在柯南和少年偵探團的各位探查之后發現了鬼屋中真的有人居住著！在調查了屋子之后柯南終于發現背后真正的秘密。最終殺害房子主人的兇手也自首承認罪行。

就在警察要強行帶走小五郎時，柯南在機械室和浜田的尸體上發現的有力證據幫他洗清了嫌疑，而目前最有可能殺人的就是上原，當大家要暗中逮捕上原時，木下出面說自己去勸他自首，五分鐘后，屋內響起槍聲，上原射傷木下逃跑。柯南重新回到竜神號調查并和鈴一起進入海軍山洞，卻在這里發現上原的尸體……

兇手看似打破窗戶逃了出去，但柯南和服部發現兇手就在屋內，并且否定了兇手是老板的猜測，而剛才的停電也是人為的。期間，服部一直很在意柯南的種種反應，對柯南產生了懷疑。事件漸漸明晰，服部和柯南知曉了兇手是誰以及他殺死老板和綾子的手法。為了保護自己是工藤的秘密，柯南將服部麻醉說出真相，可讓他沒想到的是，就是這個舉動讓服部肯定了柯南就是工藤。

小五郎和他的大學同學在弁慶溫泉旅館舉辦柔道社同學會，參見的人都是小五郎的死黨，大家一時興起決定在煙火大會開始前打桌球消磨時間，只有由美一人回房休息，煙火大會開始前朋友們考慮到由美的脾氣，便沒去打攪她休息，結束后，大家一起去由美的房間，發現的卻是由美舉槍自盡的尸體，經過檢查發現由美死于下午三點左右，也就是大家一起打桌球的時候。