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。

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。

柯南和小蘭跟著小五郎來到關門海峽，還在這里認識四個高中時代就是同學的年輕人，沒想到第二天，他們的另外一名高中同學真尾被人發現橫尸關門橋下，起初警方懷疑兇手就在與死者見過面的那四名同學中，然而他們都有不在場證明，偵訊過后四個人都擺脫了嫌疑，但柯南卻發現了破綻。

朱蒂向小蘭和園子坦白了自己FBI的身份，而朱蒂還向小哀提議加入證人保護計劃。另一方面從學校回來的路上步美與柯南他們分手后徑自往家走。突然她和一個穿雨衣的男人撞在一起并倉皇離去，而這個人卻是殺人嫌疑犯！在警方的調查中步美說出手上發現了一個類似""5""似的記號，而這個記號究竟又是什么意思呢？

玄田宅招供自己就是犯人。柯南、平次和弓長警部在玄田家里發現了竊聽器。而且從諸角亮子手上緊緊抓住的坐墊上找到了更有力的物證。在向諸角明和曾我操夫、權藤系子報告了搜查的結果之后的晚上，玄田家里出現了三個人神秘的身影，而兇手和縱火犯的真面目也終于揭曉。而兇手利用連鎖縱火案來殺害亮子的手法也水落石出。