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。

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！

參加網球比賽的柯南他們來到熊本縣。市內觀光的途中，園子撿到一部手機。手機的畫面上是“想要遇見那個孩子”的短信。園子與小蘭得到與園子同名女子的戀人的幫助，帶著手機出現在咖啡店。小蘭無意中聽到兩人的危險談話被綁架，而在小蘭打來的電話中柯南他們開始進行調查決心已定要組織這場謀殺！

柯南、小蘭、小五郎在吃完法國料理后回家的路上，碰巧看到了在西須三田車站的吵架現場。而之后那個中年男子在爭斗中從站臺掉下下去當場死亡。根據目擊者以及當事人的證詞警方都認定是意外，但只有柯南注意到了隱藏在意外背后的不自然的地方，而在調查了犯罪現場后柯南終于揭開了案件的真相。而兇手也承認了因為女朋友遇到車禍而報復殺人的事實。

警察在調查玲治、拓人、晴華的時候，柯南發現野營車的敞篷車頂黏著血跡，之后柯南在現場附近找到了帶血的塑料布，雖然查明殺人的詭計卻沒有辦法確定犯人是誰。而在觀察三名嫌疑人之后柯南最終確定了犯人。而在確鑿的證據面前，兇手最終承認了罪行，并道出了因為不滿以金錢玷污了友情的泰美而最終殺害她的事實。