小五郎受到一出推理劇的邀請負責前言部分的講解，巧合的是他在這里與他的國中同學，當前的大明星雨城瑠璃再度重逢。片場的偵探演員風見良輝，總是惡語傷人，把每一個人都搞的很不愉快，于是，導演建議大家先休息三十分鐘，此時正好下起了大雪，瑠璃邀請大家外出賞雪，可是沒過一會兒，別墅內傳出了瑠璃驚恐的尖叫，柯南等人急忙趕去，看到的卻是倒在血泊里的風見，警方趕來后對波原霞、南云曉、南云伸晴和雨城瑠璃這四名最有嫌疑的人進行了搜查，然而卻并未發現兇器。

懷疑小蘭的高中英語教師朱蒂是黑衣組織的成員而拜訪公寓的服部平次與柯南，遇上朱蒂隔壁房間的主人高井墜樓摔死的案件。確信密室狀態的臥室從窗戶墜落的高井不是自殺而是他殺的兩人，在臥室調查中的平次接到和葉從大版打來的電話而明白犯罪手段的平次加上高井留下的證據。兩人向目暮警官建議在臥室重現案發。

小五郎受委托調查游戲軟件工程師板倉死亡。目暮警官斷定是心臟病發作的殺人事件。小五郎懷疑三名委托人是嫌疑犯，但沒有證據。柯南為了得到記錄著黑色組織線索的被害者日記磁片，急于解決事件。但一直沒有機會。而在案件調查方面最終在看到不自然的圍棋盤之后柯南得知死者留下的死前訊息并指出了兇手的所在。

某個星期日，柯南和小五郎在樓下喝咖啡的時候，從店員阿紫那里聽到了一件奇怪的事情，一位客人用完餐之后將手機落在了店里，期間，阿紫曾接到過三通電話，最奇怪的就是最后一次，柯南和小五郎查看手機，發現這里面所存的號碼和名字全部都是虛假的，就在二人毫無頭緒的時候，由美拿著這家店的發票找到這里，而這些發票的持有者正是手機的主人，由美說這個人已經出車禍死亡，為了調查事情的真相，柯南建議給電訊公司打電話查詢。

此次幽靈恐慌的第二天，柯南他們下榻的民宅的主人—永倉先生被人襲擊了。永倉先生雖然沒有生命危險，但是犯人是誰卻不得而知。警察以重要參照人為理由帶走了從在進行地球遺產登陸委員會那里派來的缺德調查官川治，但柯南卻發覺這其中不自然的地方，最終少年偵探團的各位找到了真正的犯人并將找出了幽靈少女的真相。