同时，由于同期的不死川玄弥粗暴地对待产屋敷家族的考官，炭治郎便直接出手制止，钳制住了他的手，也因此与之交恶。返回狭雾山后，炭治郎和醒来的妹妹会合，同时从师傅口中得知祢豆子已经变得能通过睡觉来补充体力以克服吃人的欲望。之后，炭治郎从锻刀人钢铁冢萤处得到了自己的第一把日轮刀。顺利加入鬼杀队后，炭治郎和祢豆子一同前往西北方的镇子上解决“少女失踪”事件，并发现了整起事件的幕后黑手——沼鬼。虽然炭治郎最终斩杀了沼鬼，但并未从其的口中得知有关无惨的消息。
在危机关头，炭治郎得到了与无惨为敌的鬼珠世和愈史郎的帮助。因为炭治郎称鬼为人的举动打动了珠世，于是珠世便要求愈史郎将灶门兄妹请到了他们的隐居处。随即炭治郎便询问珠世，是否有将鬼变回人类的方法，得到了对方肯定的回答，为了让妹妹变回人而决定去收集鬼的血液。交谈中，炭治郎等人遭到了无惨派来的、自称鬼舞辻直系部下十二鬼月的矢琶羽和朱纱丸的袭击。 [之后，炭治郎将矢琶羽斩杀，朱纱丸则因珠世的血鬼术说出禁忌而被无惨的诅咒杀死。
最终，炭治郎被珠世拜托收集鬼的血液，以研究让鬼变回人的方法。
鬼之家篇在执行任务的途中，炭治郎发现同期的我妻善逸正在强行向路人女生求婚，于是便上前制止了他。后与善逸一同前往了任务地点——鬼之家，并在鬼宅外发现为救回被鬼抓走的兄长清而循着路上血迹跟来的年幼的正一和照子。之后，炭治郎在拜托两个孩子照看装着祢豆子的箱子后，同善逸一块进入了鬼之家，但因为箱子里的祢豆子发出了声响，导致两个孩子也跟了进来。
因为被鬼绑架的清使用自己抢来的鬼之家的家主、前下弦之陆·响凯的转移之鼓打乱了宅邸房间的位置，炭治郎因而和善逸分开。最终，炭治郎只能和照子一组，在保护着照子的同时努力寻找着鬼和幸存者，之后却在宅邸中遭遇响凯。
和响凯交战时，炭治郎由于对方的血鬼术能自由地操控房间方向而一直无法近身，但随即伊之助乱入并打断了战斗。因为伊之助毫不顾忌地踩在了年幼的照子身上，炭治郎随即就愤怒地将伊之助扔飞了出去，伊之助也因此对炭治郎产生了兴趣，转而攻击炭治郎。紧接着。伊之助和响凯就因清使用鼓再度打乱了房间的位置，而被移动到其他地方。之后，炭治郎和照子找到了被响凯绑来的清，在和清说明情况后，在先前的战斗中负伤的炭治郎决定独自面对响凯。
三人组
最终，因计划不断受挫而感到愤怒的响凯发动了血鬼术·尚速敲鼓，意图一口气解决炭治郎时，炭治郎选择了刻意避开而没有踩到响凯生前的文章稿纸。响凯也因此放慢了节奏，而炭治郎利用这个间隙，找到了能够避免触动伤痛的呼吸方式。最终，看穿了响凯的血鬼术原理的炭治郎以玖之型·水流飞沫·乱将其斩杀，并在响凯消失前认可了其血鬼术的强大，但亦表示绝不原谅他吃人的行为。