在柯南與少年偵探團的孩子們及阿笠博士看比賽歸途的電車內，支持者赤野被殺。犯人確定在3個人之中。卻沒有決定性的線索。柯南從哀收看的比賽轉播中得到提示，看穿了犯人的謊言。并揭穿了犯人其實沒有看比賽只是通過廣播收聽比賽過程的謊言。而犯人也道出了為被赤野殺掉的弟弟報仇的動機。而此時柯南發現灰原遠離人群，追過去后只看到列車奔馳而去？

幸運的是兩人都沒有受傷，演出也能順利進行。然而，就在大家驚訝于華麗的舞臺和逼真的場景時，煙霧繚繞劇場內卻發生了命案，死者是話劇的男主角，案發時，新一立刻跑到舞臺上并在那里發現了手槍和空彈殼，之后又想起了出現在舞臺上的紅色瞄準線，但他卻不認為兇手是從觀眾席殺人，反而肯定兇手當時就在舞臺上，而嫌疑最大的就是和男主角糾纏不清的四名女演員。

步美偶然撞上的殺人魔在逃。根據在她手上留下的痕跡，柯南和佐藤警官確定了犯人所乘車輛的車種，之后緊急拘捕了3名嫌疑者。因為犯人可能持有沾血的鑰匙，柯南推測鑰匙孔里會有血便請求測試熒光反應，但是竟然都沒有檢測出反應！就在這時柯南發現了犯人躲避檢測的發法，在柯南的協助下警方終于逮捕了犯人。

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。

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。