少年偵探隊這次在阿笠博士的帶領下欣賞精神隊的游行隊伍，沒想到巧遇便衣執行任務的佐藤警官，因為警政廳收到一封反精神隊球迷的警告傳真，預言這場游行將有意外發生，所以警局才會派警員混進游行隊伍進行調查，首先出事的是高木警官的車，之后，大家一起查看光彥在炸彈附近拍攝的影像，就在這時，又發生了一起爆炸事件。

小五郎帶著柯南和小蘭到東都國技館觀看無敵假面角斗士狼人的競技表演。之后柯南他們在會場上遇到的大神敬晴知道狼人的實際身份。但是，就在比賽開始前，突然發現了狼人的對手永瀨豹太被刺殺后的尸體。而在兇案現場發現了隱形錄像里錄下了兇手的樣子！戴著面具的兇手的通過體型的判斷被確定為四個人人之中。

小五郎、柯南和小蘭接受工務店社長河井的款待，來到屋形船。河井包下了整艘船，加上另外一位客人山崎后，小船出港了。小船停在了米花港的中段位置，柯南他們一邊欣賞著對岸的夜景與焰火，一邊品嘗美味佳肴；而河井與山崎則在船頭釣魚。熱衷于釣魚的山崎脫去襯衫，擺出跑步的姿勢，赤腳握著釣魚竿。。煙火大會第一部結束，夜空變黑的時候發現倒下的河井與山崎。河井尚有意識站起，而山崎則觸電死亡。

但是覆面角斗士狼人的對手永瀨豹太在休息室被發現。從犯罪時拍攝下來的錄像帶里目暮警部判定以狼人、牛込嚴、佐熊浩之、野狼4名角斗士為嫌疑犯進行詢問。另一方面，柯南看到錄像帶里拍到的犯人的后腦，注意到不自然的地方并由此推斷出了兇手的真實身份。而正因為對于面具的不適應暴露了兇手的真實身份。錄影帶里的證據面前兇手最終承認自己的罪行。

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。