少年偵探隊為幫白鳥警官報仇，堅持留下來和警察一起進行破案，根據歹徒留下來的警告信，警方認為炸彈就安在紅色的電車上，可是費盡力氣找到的全都是用來混淆視聽的假炸彈，如果找不到炸彈,住在東京區的1200萬居民都將成為人質，柯南再次仔細琢磨這封警告信，發現歹徒所指的地方就是東都塔，并且那里也已經發生了一次小型爆炸。高木警官和柯南沖入東都塔，成功將困在電梯的女孩解救，但他們兩人就沒有那么幸運了，柯南發現裝在炸彈上的水銀汞柱已經啟動！

無法渡海，大家只能暫時待在鎮長家的廢棄別墅里，然而干坐在這里等救援還不如對這棟房子進行一番調查，于是 ，大家就分組行動，柯南和服部等人在一樓的房間里發現了鎮長和他女兒的照片以及房梁上一些莫名其妙的文字，突然間，二樓傳來慘叫，久米不知為何在看到鎮長女兒的肖像油畫后就變的很反常，這時，救援船趕來，可船上卻只有一具船長的尸體和一行字句，事情變得越來越奇怪了。

古裝劇小說家月形龍太郎的弟子久坂雄一絞死的尸體在公園被發現。以前接受過月形的取材采訪的毛利小五郎懷疑跟久坂爭奪弟子之位的猿橋勝。但是很快猿橋的不在場證明就得以證實。在柯南拼命思考的時候，月形的著作上“逆轉接著逆轉”的文字跳入眼簾。這時終于注意到不在場證明的柯南將有關者聚集起來解明真相。

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。

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。