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。
炭治郎在离开宅邸后，发现伊之助因为感知到了躲在箱子里的祢豆子，而对护着箱子的善逸大打出手。 [18]随即，炭治郎便使用头槌将伊之助撞成了脑震荡并令其昏迷。炭治郎在埋葬了被鬼所害的人后，准备带着善逸和伊之助一同下山前往藤之家养伤，但因为善逸抓着正一不放而不得不将其打昏背走。
在前往藤之家的路上，炭治郎因为伊之助叫错自己的名字而与其大声争执并吵醒了善逸。但在得知了伊之助是山里长大的孤儿后，炭治郎决定和他成为朋友。
在藤之家休息了几天后，炭治郎一行人接到了前往那田蜘蛛山的命令。
火之神神乐
在蜘蛛山中，炭治郎和伊之助遭遇了被蜘蛛鬼“妈妈”操控的鬼杀队队员，随后伊之助使用自创的兽之呼吸·七之型·空间感知找到了目标并协助炭治郎斩鬼。在炭治郎找到蜘蛛“妈妈”后，对方因为对累的恐惧而自愿被炭治郎斩首，因为炭治郎使用了温柔而没有痛楚的五之型·干天的慈雨将其斩首，而在消失前提醒炭治郎山中有十二鬼月的存在。
在与伊之助在对抗蜘蛛鬼“爸爸”时，炭治郎在其攻击下被迫与战友分离，意外撞见了蜘蛛鬼“姐姐”和“弟弟”累，但身为弟弟的累才其实是真正的一家之主。因为累虐待家人的恶劣行径，炭治郎否定了累所谓的家族羁绊，并声称只存在恐怖和憎恶的他们之间的羁绊是虚伪的。
之后在和累的交战中，炭治郎得知了累就是十二鬼月的下弦之伍。之后，炭治郎在被累以血鬼术·刻线牢折断了日轮刀，并险些被其杀死之时，从走马灯中回想起了父亲曾教导过的火之神神乐呼吸。在绝境之中，炭治郎发出了火之神神乐·圆舞，切断了累的丝线，并附加上了祢豆子觉醒的血鬼术·爆血，最终以断刀将累斩首，但累因在被斩首前用丝线自行切断了脖子而保住了一命。
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在筋疲力竭的炭治郎兄妹险些被累所杀时，义勇及时赶到并将累斩杀。因为从累的身上闻到了沉重的悲伤气息，炭治郎便将自己的手伸向了失去首级的累。感受到如太阳般的温暖的累也因此回想起一切，最终在临死之前和父母的灵魂道了歉，并在父母的陪伴下前往了地狱赎罪。
在累消失后，义勇毫不在意地踩在累的衣服上，并且指出累不过是个活了几十年的，残害无辜的丑陋怪物，不需要去同情。但炭治郎随即反驳道：“我当然会毫不留情地将刀砍向鬼的脖子，但是为自己身为鬼而痛苦的人，为自己的行为感到后悔的人，我是不会践踏他们的，因为鬼也曾是人类，也曾是跟我一样的人类，他们不是丑陋的怪物，鬼是空虚的生物，是可悲的生物！”