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。

警方對鱒渕進行偵訊，而當時他卻并沒有不在場證明并且之前他曾與船木發生過爭吵，所以警方認定他就是兇手。另一邊，少年偵探隊也展開了調查，柯南注意到來往這里火車，認為發現尸體的地方并不是案發的第一現場，于是大家順著軌道，找到了船木的照相機，并且從附近警衛的口中得知鲇川也曾來過大橋，可是，如果兇手真的是她，那她殺害船木的動機以及她的手法到底是什么？

出席熊本網球大會的柯南他們，大會當日小蘭被誘拐。柯南回想小蘭電話中內容判斷出小蘭現在咋橫濱并在獲悉園子所拾到的手機中接收到的兩條短信的內容后，知道內容來自倉庫。在救出小蘭之后眾人發現立川的目的。頒獎典禮上立川果然當中刺殺成增先生。在來苑子的說服下，最終立川放下手中的刀，放棄了這種極端的復仇之路。

藤枝干雄被殺，雖然家中每個人的反應有著微妙的差別，但卻都有不在場證據。在警方的調查之后，在妃英理和有希子的推理下判定為內部作案。而在有希子詢問了園丁土肥之后眾人又發現了新的疑點。在父親工藤優作的暗示基礎上，柯南了解了兇手作案的手法，而最終有希子在柯南的幫助下揭開了事件的謎底。

追蹤光彥而來到群馬縣山中的柯南他們，得知一名連續殺人犯逃入了同一森林中。沿著小河走的光彥與推理中的柯南用偵探徽章呼叫他時，光彥被殺人犯逮著。哀告訴柯南沼淵原來是組織的成員。柯南正要告訴哀光彥來此的目的時，光彥的徽章聲音迫近了。終于在眾人找到光彥的時候驚訝的發現他和光彥在一起！原來兩人都只是為了來看螢火蟲。