在柯南與少年偵探團的孩子們及阿笠博士看比賽歸途的電車內，支持者赤野被殺。犯人確定在3個人之中。卻沒有決定性的線索。柯南從哀收看的比賽轉播中得到提示，看穿了犯人的謊言。并揭穿了犯人其實沒有看比賽只是通過廣播收聽比賽過程的謊言。而犯人也道出了為被赤野殺掉的弟弟報仇的動機。而此時柯南發現灰原遠離人群，追過去后只看到列車奔馳而去？

警方對鱒渕進行偵訊，而當時他卻并沒有不在場證明并且之前他曾與船木發生過爭吵，所以警方認定他就是兇手。另一邊，少年偵探隊也展開了調查，柯南注意到來往這里火車，認為發現尸體的地方并不是案發的第一現場，于是大家順著軌道，找到了船木的照相機，并且從附近警衛的口中得知鲇川也曾來過大橋，可是，如果兇手真的是她，那她殺害船木的動機以及她的手法到底是什么？

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？

柯南、小蘭、小五郎在吃完法國料理后回家的路上，碰巧看到了在西須三田車站的吵架現場。而之后那個中年男子在爭斗中從站臺掉下下去當場死亡。根據目擊者以及當事人的證詞警方都認定是意外，但只有柯南注意到了隱藏在意外背后的不自然的地方，而在調查了犯罪現場后柯南終于揭開了案件的真相。而兇手也承認了因為女朋友遇到車禍而報復殺人的事實。

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。