柯南所在的班里來了一位新老師名叫若狹留美，若狹老師想在體育課前用石灰畫線，卻發現石灰已經用完了。柯南告訴若狹老師舊倉庫里可能有石灰，元太和光彥開玩笑說舊倉庫有幽靈出沒，若狹老師感到很害怕，便拜托少年偵探團一同前往舊倉庫。在尋找石灰的過程中，柯南發現一扇通往地下的門，眾人合力打開門后，卻驚人地發現了一具骸骨……

為了和靈魂偵探堀田凱人進行對談，柯南跟著毛利小五郎來到了酒店，但到時發現堀田已被殺害，其隔壁房間的客人竟然是世良。柯南和世良在案發現場進行了一番調查，罪犯的手法與關鍵性的證據全被找了出來，就在柯南準備和往常一樣進行推理時卻發現自己的變聲器不見了，而這時竟有人很自然的用他遺失的變聲器開始模仿小五郎的聲音進行推理。

千葉警官在警局四處詢問有關“不明飛行物”的線索，卻毫無所獲，這天他回到家，收到了聲稱是自己宇宙第一大粉絲的人寄來的神秘郵件。在另一邊，名為和田陽奈的女高中生來到毛利事務所，委托小五郎調查杯戶公園“UFO”一事。杯戶公園隔壁的杯戶高中發生殺人案件，這兩者是否有聯系？

警察開始調查帳篷燃燒的原因，籃球社的成員都有不在場證明。柯南從段野的證詞那里發現了奇怪之處，黑田管理官也發覺了異樣，這不是一起意外自殺，而是故意殺人事件。柯南從大家做的橡子挑擔偶人得到了啟發，懷疑是有人做了一個自動起火裝置故意暗殺了漆原史昭。

和柯南推測的一樣，17年前殺害羽田浩司的兇手就是那個從現場消失的名叫淺香的保鏢，其真實身份是黑暗組織的二把手朗姆，除了這些從羽田的死亡訊息中得到的線索外柯南一籌莫展。就在柯南思索的時候聽到了電視臺打給毛利小五郎的電話，號稱靈魂偵探的堀田打算破解羽田浩司的案件，但當柯南和小五郎趕到指定賓館時又一起兇殺案發生了。