“五芒星杀手”事件平息不久，柯南和灰原哀又被卷入了一桩更为离奇惊悚的案件。一系列凶案在城市中接连发生，受害者死状各异，却都与民间传说的“十八层地狱”刑罚相对应。
第一位受害者被发现时，全身布满烫伤痕迹，仿佛遭受了“油锅地狱”之刑；第二位受害者则像是陷入“石磨地狱”，身体被重物碾压得面目全非。每一个案发现场，都被凶手刻意布置，充满了阴森恐怖的氛围，让警方和民众都陷入了深深的恐惧之中。
柯南和灰原哀来到最新的案发现场，这里是一个废弃的仓库，受害者被悬吊在半空，身体扭曲，状如遭受“刀山地狱”之苦。柯南仔细勘查四周，发现现场没有留下明显的指纹或脚印，凶手心思缜密，几乎没有留下任何破绽。
“凶手对‘十八层地狱’的刑罚似乎极为痴迷，将这些残忍的刑罚具象化在受害者身上，他的行为背后一定有着扭曲的动机。”柯南一边检查尸体，一边说道。
灰原哀点头，眼神凝重：“而且从尸体的处理方式来看，凶手具备一定的医学知识和强大的心理素质，能如此精准地模拟这些刑罚，绝非一般罪犯。”
警方在调查中发现，几位受害者之间唯一的共同点，是他们都曾参与过一场关于城市历史文化的讲座，讲座主题涉及到当地流传的“十八层地狱”传说。柯南和灰原哀立刻前往举办讲座的地点，希望能找到更多线索。
在讲座举办的礼堂，他们找到了讲座的主讲人——一位研究地方民俗文化的学者，名叫伊藤。伊藤看上去温文尔雅，但柯南和灰原哀在与他交谈过程中，却感觉到一丝异样。伊藤对“十八层地狱”的研究极为深入，甚至达到了一种狂热的程度。
离开礼堂后，柯南和灰原哀决定对伊藤展开暗中调查。经过几天的跟踪，他们发现伊藤经常在深夜前往城市边缘的一座破旧寺庙。一天夜里，柯南和灰原哀悄悄潜入寺庙。寺庙内弥漫着一股神秘而阴森的气息，正殿中摆放着各种与“十八层地狱”相关的雕像和画作。
就在他们四处探寻时，突然听到一阵低沉的诵经声。顺着声音的方向，他们来到了寺庙的地下室。地下室里烛光摇曳，伊藤正站在中间，面前摆放着一具尚未处理的尸体，周围的布置俨然是下一层“地狱”的场景。
“你们不该来的……”伊藤缓缓转过身，眼神中透露出疯狂与决绝，“只有通过这些仪式，我才能唤醒地狱的力量，让这个世界得到净化。”
柯南怒视着伊藤：“你这是疯狂的行为，这些人都是无辜的！”说罢，柯南迅速冲向伊藤，试图阻止他继续犯罪。伊藤从身旁抽出一把长刀，疯狂地挥舞着，与柯南展开了殊死搏斗。
灰原哀在一旁寻找机会协助柯南。她发现地下室的墙上有一个机关，似乎能控制地下室的灯光。在柯南与伊藤激斗之时，灰原哀看准时机，按下机关，地下室瞬间陷入黑暗。
趁着伊藤慌乱之际，柯南凭借着对地形的短暂记忆，一个箭步冲上前，成功将伊藤制服。警方随后赶到，将伊藤带走。这起令人毛骨悚然的“十八层地狱”连环杀人案，在柯南和灰原哀的努力下，终于真相大白，城市再次从恐惧的阴影中解脱出来。