外出露營的少年偵探團為了避雨來到了一棟別墅，別墅內的男傭人告訴大家最近房間內有幽靈出現。在交談中，柯南等人得知別墅的女主人不久前剛剛去世，而男主人則認為幽靈是女主人回到了家中。關于出現幽靈一事，女傭人似乎顯得十分不適，而男主人的侄子似乎行跡也有些奇怪。柯南察覺到幽靈之事必有蹊蹺，決心與少年偵探團一同查明真相。

根據死者背包中的贓物，秀一判斷該死者可能是一名搶劫犯，同時他發現還有一名嫌疑犯在逃。柯南在秀吉的幫助下帶來了三名有作案嫌疑的游客，經過秀一的推理，真相很快浮出水面，警方也順利抓獲了犯罪嫌疑人。至此，柯南終于回憶起十年前與世良初次相遇的情景，同時他也意識到，世良可能已經知曉自己的真實身份。

毛利小五郎受久須美工械廠社長的委托，調查工廠零部件被偷的案件，為了不引起職員的警惕，柯南和小蘭也一同隨行假裝參觀。在對職員們暗中調查后，行為怪異的谷崎成為毛利小五郎的懷疑對象，三人計劃在倉庫抓住罪犯的現行，不料卻發現谷崎死在了反鎖的房間里。正當案件一籌莫展時，谷崎生前研究的老鼠機器人引起了柯南的注意。

建太去撿球時透過窗戶發現了一個人身受重傷靠在沙發上，待大家發現后檢查傷者已經死亡。柯南不認為這是起意外事件，因為客廳里還躺著另外一名死者。經警察調查后得知受傷死者是房地產老板河合信藏，躺在地上的死者是河合以前的員工名叫柴田健介。柴田因挪用公款被河合開除，警察推測這可能是柴田的殺人動機。事件發生時河合的妻子優子正在家中二樓睡覺，沒有聽到樓下的打斗聲，這件事讓柯南起了疑心。

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？