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。

小五郎帶著小蘭和少年偵探團的孩子們來到被稱為地球遺產的人造木屋的集落·鬼澤鄉去觀光。這個村莊里最近流傳著小孩幽靈的傳言。而到了夜里，柯南他們為了確認幽靈而出去散步的時候，步美卻和少女幽靈相遇了暈了過去！而對于步美的發現村子里的人卻極力否認，到底是幽靈少女還是真有其人？

步美偶然撞上的殺人魔在逃。根據在她手上留下的痕跡，柯南和佐藤警官確定了犯人所乘車輛的車種，之后緊急拘捕了3名嫌疑者。因為犯人可能持有沾血的鑰匙，柯南推測鑰匙孔里會有血便請求測試熒光反應，但是竟然都沒有檢測出反應！就在這時柯南發現了犯人躲避檢測的發法，在柯南的協助下警方終于逮捕了犯人。

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。

平松正樹刺殺了社長梅谷四朗，在乘車逃走的中途墜下懸崖死亡。警方判斷為事故，柯南卻確信此為殺人事件。看到梅谷被平松刺殺時的錄像帶后的柯南發覺了某種奇妙的違和感，在調查停車場后發現了一些奇怪的痕跡后解明了事件真相。在“沉睡的小五郎”的推理中犯人最終承認了罪行。