就在警方和小五郎集中精力思考兇手是如何調換毛巾時，柯南卻重返飯桌，回憶當時自己為拿醬油和辣油轉旋轉桌面時的場景，這時他突然想到或許兇手根本就不是用有毒毛巾殺人的可能，在向鑒識人員確認了自己的想法后，兇手浮出水面，他讓所有人都按照案發時的位置做好，并重現當時的場景，而兇手卻在不知不覺間自己露出了馬腳。

見到高城登之后大家就否定了之前的想法，因為沒有人會帶著自己的孩子進行毒品交易，那么，只有那三個沒有填寫信息表的人最有嫌疑，柯南通過包包中的手帕推斷出進行毒品交易的就是那個做棒球動作的人，于是，大家分頭尋找，與此同時，聽到他們零星對話就斷章取義的警局同事也忙著找高木的包包，面對這種突如其來的狀況，高木能夠找回戒指向佐藤求婚嗎？

在從伊豆回來的路上，因為小五郎的車子出了故障，柯南等人借住KURON健康器具公司的山莊。而此時，山莊里的3人正在新制品藥物社內研究的關鍵時刻。第三開發部部長平松正樹的制品馬上就要被采用了，然而社長梅谷四郎被刀刺傷，并平松也遭遇車禍身亡。看似事故的現場柯南卻有著不一樣的看法。

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。

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。