美佐の手紙に導かれて夕闇島の港に到着した金田一たち。しかし、そこに手紙を出した美佐の姿は見当たらない。フェリーの発着場まで迎えにきてくれるという約束だったのだが……。金田一たちは、美佐から送られてきた手紙の住所を頼りに、彼女の家へと向かうことにした。そこで金田一は美雪から、あるモノを手渡される。それは小さなバッジだった。美雪がフェリーで拾ったモノらしい。

　住所を頼りにやってきたのは、とあるお土産屋だった。美佐はこのお土産屋で、住み込みの従業員として働いているという。するとお土産屋の主人から、驚くべき事実が伝えられる。なんと、美佐は行方不明になっているというのだ。お土産屋の主人も、「最近、島で多発している“神隠し”の仕業ではないか」と心配する……。

　美佐の捜索を開始した金田一たちは、島の各所を回りながら島民や観光客などから聞き込みを行う。しかし、夕闇島についての情報以外に、大した手掛かりは得られない。夕闇島は、25年前に炭鉱から巨額の財宝が発見されたのを機に観光地となり、島民たちの生活は現在にいたるまで潤い続けているとのことだった。

　探索中に郷土資料館を訪れた金田一たちは、フリーライターの笹山徹と遭遇。彼から、神隠し騒動について興味深い話を聞くことになる。なんでも最近の神隠し騒動は、炭鉱から財宝が見つかった25年前……その時に起きた“ある惨劇”に由来するとのこと。しかし、島民の誰もがそんな話は知らないと答えるばかりで、笹山もお手上げのようであった。さらに笹山が言うには、炭鉱跡地に建てられた郷土資料館には、何かが隠されているらしいが……。

　1日目の捜査を終え、郷土資料館に何かが隠されていると直感した金田一は、夜中郷土資料館に忍び込む。だが捜査している途中、金田一は突然意識を失ってしまう。目を覚ました金田一の前には、かつて炭鉱で栄えた25年前の夕闇島そっくりの風景が広がっていた。「いったいここはどこだ……」。困惑する金田一の手には小さな紙切れが。「夕闇島を25年の呪いから解放して」。紙切れに書かれたその言葉の意味とは――？

　島の探索を始め、お土産屋通りに向かった金田一。だが、そこにはお土産屋などなく、寂れた長屋が軒を連ねていた。すると、そこで汚れた格好の男に声をかけられる。「何してんだ！　もうみんな炭鉱に行ったぞ！　お前も早く行け！」。炭鉱……？　金田一は半信半疑ながらも、男の後に着いていく。すると、そこにはなんと現在も稼働中の炭鉱があった。一体、ここはどこなんだ？　困惑する金田一は、施設の倉庫に“妙な男”が閉じ込められているとの話を耳にする。

　さっそく倉庫へと向かった金田一。そこで、金田一と同じくこの島に迷い込んだ剣持を発見する。彼は、金田一と同じように島を探索していた最中、炭鉱夫と小競り合いになり、倉庫の中に監禁されたらしいのだ。剣持を救い出した金田一は、頭の中を整理するために近くの森に逃げ込む。その時、島にきた時に美雪から渡された探偵バッジが鳴り始める。

　コナンたちは、夕闇島の2日目の朝を迎えていた。夕闇島でのバカンスを心から楽しんでいた一行だったが、コナンだけは漠然とした不安を感じていた。「この島で、何かが起きようとしている……」。そんなコナンの横で、少年探偵団の面々が何やら話をしている。「朝、隣の部屋で、誰か騒いでなかったか？」、「なんか、人の名前を呼んでいた気がしますね……」。民宿を出ようとすると、コナンたちは女将の立花早苗から声をかけられる。なんでも、コナンたちの隣に泊まっていた女の子の様子が変だったそうだ。彼女は青ざめた表情で、港に向かったらしい。

　早苗の言葉が気に掛かり港に向かったコナンたちは、取り乱した様子の美雪と出会う。美雪から、金田一と剣持が神隠しに遭ったという話を聞き、コナンたちは金田一の捜索を約束する。彼女から神隠しについて詳しく話を聞いたコナンたちは、金田一の中学時代のクラスメイトでお土産屋の住み込みの店員・鳥羽美佐の行方もわからなくなっていると知る。さらにコナンたちは、美雪が耳にした気になる“噂”を聞くことに。なんでも、最近の神隠し騒動は、炭鉱から財宝が見つかった25年前――その時に起きた“ある惨劇”に由来するらしいのだ。

　鳥羽美佐の件を詳しく聞くため、お土産屋を訪れるコナン一行。同じお土産屋で働く浜田涼子は、妹のような存在の美佐がいなくなり、憔悴（しょうすい）していた。さらにコナンたちは、神隠し騒動に関係しているという“25年前の惨劇”についての聞き込みを開始する。

　まず、女将の早苗に話を聞くことにしたコナンたち。彼女は“ある惨劇”こそ知らないものの、島にまつわる話を知っていた。彼女によると、夕闇島には町長の日沖竜一を始めとする5人の有力者たちがいるとのこと。島のホテルや観光施設などを経営している彼らの影響力は強く、島を牛耳っているそうだ。さらに、島民について詳しく知りたい場合は、小学校の用務員に聞くのがいいと教えてくれた。

　早苗から情報を得たコナンたちは、島を回りながらさらなる聞き込みを行うことに。島の各所を回っている途中、コナンたちは早苗から聞いた町長・日沖竜一の邸宅前を通り掛かる。大きな日本家屋で重厚な佇まい。さすがは、島を牛耳っている有力者の邸宅といったところだ。しかし、それ以上の詳しい情報を得ることはできなかった。捜査は難航し、時間だけが過ぎていく……。

　有力な情報が得られずいったん戻った民宿で、コナンたちは早苗から驚くべき知らせを受ける。彼女が言うには、灯台で死体が発見されたとのことだった。ただちに向かったコナンたちは、そこで少女の死体を目撃する。殺されたのは、神隠しに遭い、姿を消していた鳥羽美佐であった。

　突然の殺人事件に、平和だった観光地は騒然となる。しかし、島には警察官が一人いた。これで安心……と思いきや、お世辞にも頼りがいのある人物とは言えない。さらに、驚愕の事実が発覚する。島と外界とをつなぐ電話線のケーブルが切断されているというのだ。警察官によると、昨日の雷の影響か、電話線ケーブルには爆発して燃えたようなあとが残っていたとのこと。この島は、携帯電話も通じない孤島で、外部との連絡手段はない。明日、島にやってくるるフェリーを待つしかないのだ。そこでコナンたちは、美佐殺害事件の謎を解き明かすため、捜査に乗り出した。