高木警官和佐藤警官瞞著警局里的同事們，偷偷在熱帶樂園的水世界見面，為了阻撓他們的約會，警局的同事們暗中搗鬼，安排柯南，光彥等人出現在他們面前，就在這個時候，高木警官原本裝有求婚戒指的包居然出現毒品，之后，他意識到這一定是在搭乘“海地五萬里列車”時被人調了包，柯南根據這個包包的肩帶判斷出他的主人是個左撇子，并根據當時所拍攝的照片和游客所填寫的信息表，將目標鎖定在一個叫高城登的人身上。

柯南他們與正在公園找尋東西的高木刑事相遇。原來他在這里調解吵架后，不小心把遺失了警察手冊。高木刑事調解的當事人之一是無名的歌手半崎，好象就住在公園附近。柯南他們分頭找尋半崎，卻不見他人影。正要放棄時半崎在公園里出現。柯南眾人發現半崎的疑點，在偵查推理之后眾人救下了顯遭殺害的杉山。高木也找回了自己的警察手冊。

眼看車子馬上到達賢橋車站，但與黑色組織接觸之前，柯南還要先處理一件事情，那就是揭穿車上的這兩名珠寶大盜，將他們制服以后，柯南讓阿笠博士報警，而自己則只身犯險進入車站，他將碟片和支票都放在儲物柜里，自己躲在一邊暗中觀察，當沃克拆除碟片時，今恩出現，他看出了柯南想要收集他們指紋的目的并推斷出他就在附近，于是便開始尋找，只聽兩人腳步漸漸逼近……

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。

古裝劇小說家月形龍太郎的弟子久坂雄一絞死的尸體在公園被發現。以前接受過月形的取材采訪的毛利小五郎懷疑跟久坂爭奪弟子之位的猿橋勝。但是很快猿橋的不在場證明就得以證實。在柯南拼命思考的時候，月形的著作上“逆轉接著逆轉”的文字跳入眼簾。這時終于注意到不在場證明的柯南將有關者聚集起來解明真相。