為調查鬼屋真相搜集更多的線索，柯南和小五郎一起對這棟公寓的其他三位住戶進行詢問，四谷和番町的房間里都擺滿了各種恐怖碟片以及會發光的鬼怪塑像，而另一位叫牡丹的研究生則是名絕對的無神論者，調查期間，總有飛蛾圍繞在他們身邊，這讓柯南靈光一現，沒錯，這些恐怖現象確實是人為的，并且這還與四年前那具死在公園里的女性焦尸相關，而兇手就是他！

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。

懷疑小蘭的高中英語教師朱蒂是黑衣組織的成員而拜訪公寓的服部平次與柯南，遇上朱蒂隔壁房間的主人高井墜樓摔死的案件。確信密室狀態的臥室從窗戶墜落的高井不是自殺而是他殺的兩人，在臥室調查中的平次接到和葉從大版打來的電話而明白犯罪手段的平次加上高井留下的證據。兩人向目暮警官建議在臥室重現案發。

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。

追蹤光彥而來到群馬縣山中的柯南他們，得知一名連續殺人犯逃入了同一森林中。沿著小河走的光彥與推理中的柯南用偵探徽章呼叫他時，光彥被殺人犯逮著。哀告訴柯南沼淵原來是組織的成員。柯南正要告訴哀光彥來此的目的時，光彥的徽章聲音迫近了。終于在眾人找到光彥的時候驚訝的發現他和光彥在一起！原來兩人都只是為了來看螢火蟲。