帝丹高中最近發生了不可思議的靈異事件，小蘭本想拜托小五郎調查卻被拒絕，所以由柯南出馬破解校園靈異事件之謎。期間，小蘭他們還遇到新出醫生，于是一行人在園子的帶領下首先來到了體育館，這里曾莫名的出現了兩年前就已死去的保坂的書桌，接著又來到了詭異的圖書館和導致保坂死去的樓梯，經過一圈查看，柯南已大致明白，就在這時，操場中間突然出現了保坂的書桌……

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。

之后，新一又對舞臺重新進行調查，并注意到了舞臺的活動機關，如果利用這個的話兇手及其犯案手法都不難推斷，他將事情的真相告訴有希子，由她揭穿兇手，然而，在兇手被警方帶走前卻說了一句讓小蘭很介意的話。案子結束后，小蘭不小心弄丟了莎朗送給她的手帕，沒想到兩人找手帕的時候遇到了……

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。

藤枝干雄收到暗殺的威脅，為了阻止暗殺找來了小五郎，而委托的酬勞竟然是1千萬日元！但在事件解決之前小五郎居然用掉了五百萬日元，之后因為無力阻止暗殺，最終分居中的妻子妃英理代替他去了委托人那里。而同時到達那里的還有柯南的母親工藤有希子！而此時通過監視器眾人發現獨自在房間里的藤枝竟然倒地不起！沖過去之后發現藤枝干雄已經死亡。