柯南和小蘭準備食材的時候遇到了舊識西村佐知子，她也正在為自己男朋友的到來而滿心期待的做準備，只是沒想到第二天，佐知子居然被人用銅質裝飾品擊中后腦勺而喪命，警方認為她男朋友殺人的可能性最大，但小蘭卻無論如何都不愿相信這是事實，于是，她在柯南的暗中提醒下展開了調查，在詢問了佐知子同事之后，小蘭得知了一個驚人的秘密！

平次，葉子終于安全到達小五郎的事務所，五人在吃飯的時候說道最近都內發生了連續發火事件，現場總會留下紅色的馬的人偶。次日，柯南等人造訪委托他們的諸角宅邸后亮子也以可能是自己多疑了為由放棄了委托。而在柯南他們監視的過程中遇到了風水師曾我和亮子的沖突。就在柯南眾人回去之后又再次發生了火災而地點正是亮子的住處。

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。

在警方調查的過程中，他們還在下鴨的房間發現了一盤由絹川和輝主演的錄影帶，本來想看看其中有什么線索，不想小五郎和橫溝警官還很入戲的看完了，但柯南卻注意到了被他們所忽略的細節，這時，有鑒識人員說兇手在勒死下鴨之前曾用蓬蓮頭敲打他的頭部，柯南根據這些判斷出兇手是誰以及她所使用的兇器，之后，他又使用老方法將小五郎麻醉，在指示了橫溝警官做好相應準備后，一場精彩的推理就要開始了！

幸運的是兩人都沒有受傷，演出也能順利進行。然而，就在大家驚訝于華麗的舞臺和逼真的場景時，煙霧繚繞劇場內卻發生了命案，死者是話劇的男主角，案發時，新一立刻跑到舞臺上并在那里發現了手槍和空彈殼，之后又想起了出現在舞臺上的紅色瞄準線，但他卻不認為兇手是從觀眾席殺人，反而肯定兇手當時就在舞臺上，而嫌疑最大的就是和男主角糾纏不清的四名女演員。