為了找到兇器柯南再次返回案發現場進行調查，并要求重新查看嫌疑人的證物，這時，他注意到了貼在地板上的走位標記，并在這些膠帶下面發現了棉花，這些線索無疑讓他知道了兇器的位置以及兇手的犯案手法，正當他準備麻醉小五郎時，卻發現麻醉針已經沒有了，他只能直接給小五郎提供線索，沒想到小五郎竟然單獨找瑠璃談話，難道他懷疑瑠璃，所以要勸她自首？

阿笠博士帶著柯南和哀拜訪了哀父親的兒時的玩伴出島。但就在這時出島卻被毒死！小哀擔心可能是暗黑組織發現了姐姐留下的東西而殺人滅口，但柯南予以否定并道出了兇手利用廁所的抽紙而實行的殺人計劃，而兇手正是設計所的設計員。案件解決后小哀終于拿到了姐姐留下的媽媽的遺物。另一方面黑衣人一伙似乎也有了新的行動。

柯南去看望同學片岡純，結果被人誤認為是純而遭到綁架。很快，綁架犯吉澤正向純的父親片岡茂電話要求贖金3千萬圓。并且指名交付贖金的必須是片岡的再婚的對方江崎幸子。吉澤在公園得到放有幸子送去的贖金的蜂蜜便當，乘輕四輪車逃走。但是，在警察的追蹤中，車子突然消失在隧道里！

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。

柯南他們與正在公園找尋東西的高木刑事相遇。原來他在這里調解吵架后，不小心把遺失了警察手冊。高木刑事調解的當事人之一是無名的歌手半崎，好象就住在公園附近。柯南他們分頭找尋半崎，卻不見他人影。正要放棄時半崎在公園里出現。柯南眾人發現半崎的疑點，在偵查推理之后眾人救下了顯遭殺害的杉山。高木也找回了自己的警察手冊。