光彥暑假沒有來做廣播體操，柯南他們造訪光彥家，得知光彥一早就出去一個人去野營。實在沒有理由來解釋光彥的單獨行動。柯南他們一路上問過去，才知道光彥搭乘巴士與電車來到群馬縣的一個小站。而且似乎是進入了森林。柯南他們用追蹤眼鏡開路，卻遇到了群馬縣的警察他們。柯南他們得知之前連續殺人犯沼淵己一郎也逃到這個森林中，不由得為光彥擔心起來！

柯南和阿笠博士從板倉的日記磁片中果然找到了他與黑暗組織接觸過的線索，這讓柯南興奮不已，于是兩人立馬趕往板倉的別墅，企圖找到板倉所開發的系統軟體和黑衣組織發來的郵件，然而，讓他們沒想到的是，郵件竟然有密碼，如果在一定時間內沒有打開，郵件將自動刪除，而這將引起黑衣組織的懷疑，這時，屋內的電話響起，從另一邊傳來沃克質疑的聲音，柯南和阿笠博士該如何應對？

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？

柯南等人在警視廳鑒證連續發火現場遺留的紅馬現場照片，發現其中1張紅馬上有“兔”字，由此推出“紅馬”是三國志中出現的赤兔馬。另一方面，古董品店長玄田隆德到訪諸角宅，由于他打算送給諸角亮子的塑像是騎乘著赤兔馬的關羽，玄田的名字引起了搜查線上的注意。在一系列的推理調查之后玄田被捕了，但柯南和平次卻發覺了這其中的異樣。最終在柯南和平次的聯手調查下犯人的真面目慢慢浮出水面。

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。