電視臺為了舉辦一場東西推理大對決，便邀請小五郎和服部一起來沖繩島。之后大家與電視臺的工作人員事先搭船到發現不明男尸與詭異文字的無人島，考察完畢準備返回時，卻在海灘上發現了被不明人士殺害的工作人員之一平良小姐，而在她的身旁還留下了一行讓人不快的字句，就在服部和柯南進行推理時，送他們來的船只和船長也消失了蹤影。

柯南等人通過電訊公司查到了三個可疑人士，之后，他們又分別向當時不明人打電話的出處進行確認，最終將目標鎖定在一家以推理家命名的店，店主說當時打電話的是一個帶著墨鏡常來光顧的客人，于是，柯南等人迅速趕往此處，正巧遇到了這名客人，就在小五郎要上前詢問時，柯南將他麻醉，把事情的來龍去脈說的一清二楚，并利用小孩子的身份，從墨鏡男口中騙取了這個手機的號碼，警方順藤摸瓜，找到了手機主人的住處，還發現了有關賄賂的賬簿。

懷疑小蘭的高中英語教師朱蒂是黑衣組織的成員而拜訪公寓的服部平次與柯南，遇上朱蒂隔壁房間的主人高井墜樓摔死的案件。確信密室狀態的臥室從窗戶墜落的高井不是自殺而是他殺的兩人，在臥室調查中的平次接到和葉從大版打來的電話而明白犯罪手段的平次加上高井留下的證據。兩人向目暮警官建議在臥室重現案發。

為調查鬼屋真相搜集更多的線索，柯南和小五郎一起對這棟公寓的其他三位住戶進行詢問，四谷和番町的房間里都擺滿了各種恐怖碟片以及會發光的鬼怪塑像，而另一位叫牡丹的研究生則是名絕對的無神論者，調查期間，總有飛蛾圍繞在他們身邊，這讓柯南靈光一現，沒錯，這些恐怖現象確實是人為的，并且這還與四年前那具死在公園里的女性焦尸相關，而兇手就是他！

帶著小蘭抽到的一張餐飲招待券，柯南一行人來到中華街的一家餐廳，并在那里與剛結識的幾名電影相關人士同一桌吃飯，只是沒有想到坐在柯南旁邊的川端突然毒發身亡，之后，警方介入調查但并未從川端的衣物上檢查出毒物反應，反而從他使用的盤子和毛巾上測出毒物，警官便因此懷疑坐在死者身邊的小五郎。而另一邊，身體不適的小蘭也不知所為何事而心事重重。