同時，由于同期的不死川玄彌粗暴地對待產屋敷家族的考官，炭治郎便直接出手制止，鉗制住了他的手，也因此與之交惡。返回狹霧山後，炭治郎和醒來的妹妹會合，同時從師傅口中得知禰豆子已經變得能通過睡覺來補充體力以克服吃人的欲望。之後，炭治郎從鍛刀人鋼鐵冢螢處得到了自己的第一把日輪刀。順利加入鬼殺隊後，炭治郎和禰豆子一同前往西北方的鎮子上解決“少女失蹤”事件，並發現了整起事件的幕後黑手——沼鬼。雖然炭治郎最終斬殺了沼鬼，但並未從其的口中得知有關無慘的消息。
在危機關頭，炭治郎得到了與無慘為敵的鬼珠世和愈史郎的幫助。因為炭治郎稱鬼為人的舉動打動了珠世，于是珠世便要求愈史郎將灶門兄妹請到了他們的隱居處。隨即炭治郎便詢問珠世，是否有將鬼變回人類的方法，得到了對方肯定的回答，為了讓妹妹變回人而決定去收集鬼的血液。交談中，炭治郎等人遭到了無慘派來的、自稱鬼舞 直系部下十二鬼月的矢琶羽和朱紗丸的襲擊。 [之後，炭治郎將矢琶羽斬殺，朱紗丸則因珠世的血鬼術說出禁忌而被無慘的詛咒殺死。
最終，炭治郎被珠世拜托收集鬼的血液，以研究讓鬼變回人的方法。
鬼之家篇在執行任務的途中，炭治郎發現同期的我妻善逸正在強行向路人女生求婚，于是便上前制止了他。後與善逸一同前往了任務地點——鬼之家，並在鬼宅外發現為救回被鬼抓走的兄長清而循著路上血跡跟來的年幼的正一和照子。之後，炭治郎在拜托兩個孩子照看裝著禰豆子的箱子後，同善逸一塊進入了鬼之家，但因為箱子里的禰豆子發出了聲響，導致兩個孩子也跟了進來。
因為被鬼綁架的清使用自己搶來的鬼之家的家主、前下弦之陸•響凱的轉移之鼓打亂了宅邸房間的位置，炭治郎因而和善逸分開。最終，炭治郎只能和照子一組，在保護著照子的同時努力尋找著鬼和幸存者，之後卻在宅邸中遭遇響凱。
和響凱交戰時，炭治郎由于對方的血鬼術能自由地操控房間方向而一直無法近身，但隨即伊之助亂入並打斷了戰斗。因為伊之助毫不顧忌地踩在了年幼的照子身上，炭治郎隨即就憤怒地將伊之助扔飛了出去，伊之助也因此對炭治郎產生了興趣，轉而攻擊炭治郎。緊接著。伊之助和響凱就因清使用鼓再度打亂了房間的位置，而被移動到其他地方。之後，炭治郎和照子找到了被響凱綁來的清，在和清說明情況後，在先前的戰斗中負傷的炭治郎決定獨自面對響凱。
三人組
最終，因計劃不斷受挫而感到憤怒的響凱發動了血鬼術•尚速敲鼓，意圖一口氣解決炭治郎時，炭治郎選擇了刻意避開而沒有踩到響凱生前的文章稿紙。響凱也因此放慢了節奏，而炭治郎利用這個間隙，找到了能夠避免觸動傷痛的呼吸方式。最終，看穿了響凱的血鬼術原理的炭治郎以玖之型•水流飛沫•亂將其斬殺，並在響凱消失前認可了其血鬼術的強大，但亦表示絕不原諒他吃人的行為。
炭治郎在離開宅邸後，發現伊之助因為感知到了躲在箱子里的禰豆子，而對護著箱子的善逸大打出手。 [18]隨即，炭治郎便使用頭槌將伊之助撞成了腦震蕩並令其昏迷。炭治郎在埋葬了被鬼所害的人後，準備帶著善逸和伊之助一同下山前往藤之家養傷，但因為善逸抓著正一不放而不得不將其打昏背走。
在前往藤之家的路上，炭治郎因為伊之助叫錯自己的名字而與其大聲爭執並吵醒了善逸。但在得知了伊之助是山里長大的孤兒後，炭治郎決定和他成為朋友。
在藤之家休息了幾天後，炭治郎一行人接到了前往那田蜘蛛山的命令。
火之神神樂
在蜘蛛山中，炭治郎和伊之助遭遇了被蜘蛛鬼“媽媽”操控的鬼殺隊隊員，隨後伊之助使用自創的獸之呼吸•七之型•空間感知找到了目標並協助炭治郎斬鬼。在炭治郎找到蜘蛛“媽媽”後，對方因為對累的恐懼而自願被炭治郎斬首，因為炭治郎使用了溫柔而沒有痛楚的五之型•干天的慈雨將其斬首，而在消失前提醒炭治郎山中有十二鬼月的存在。
在與伊之助在對抗蜘蛛鬼“爸爸”時，炭治郎在其攻擊下被迫與戰友分離，意外撞見了蜘蛛鬼“姐姐”和“弟弟”累，但身為弟弟的累才其實是真正的一家之主。因為累虐待家人的惡劣行徑，炭治郎否定了累所謂的家族羈絆，並聲稱只存在恐怖和憎惡的他們之間的羈絆是虛偽的。
之後在和累的交戰中，炭治郎得知了累就是十二鬼月的下弦之伍。之後，炭治郎在被累以血鬼術•刻線牢折斷了日輪刀，並險些被其殺死之時，從走馬燈中回想起了父親曾教導過的火之神神樂呼吸。在絕境之中，炭治郎發出了火之神神樂•圓舞，切斷了累的絲線，並附加上了禰豆子覺醒的血鬼術•爆血，最終以斷刀將累斬首，但累因在被斬首前用絲線自行切斷了脖子而保住了一命。
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在筋疲力竭的炭治郎兄妹險些被累所殺時，義勇及時趕到並將累斬殺。因為從累的身上聞到了沉重的悲傷氣息，炭治郎便將自己的手伸向了失去首級的累。感受到如太陽般的溫暖的累也因此回想起一切，最終在臨死之前和父母的靈魂道了歉，並在父母的陪伴下前往了地獄贖罪。
在累消失後，義勇毫不在意地踩在累的衣服上，並且指出累不過是個活了幾十年的，殘害無辜的丑陋怪物，不需要去同情。但炭治郎隨即反駁道︰“我當然會毫不留情地將刀砍向鬼的脖子，但是為自己身為鬼而痛苦的人，為自己的行為感到後悔的人，我是不會踐踏他們的，因為鬼也曾是人類，也曾是跟我一樣的人類，他們不是丑陋的怪物，鬼是空虛的生物，是可悲的生物！”
听到這句話的義勇在看到禰豆子後，終于想起了記憶深處那個在雪地中苦苦懇求自己的少年。隨即，蟲柱•蝴蝶忍便趕來意圖斬殺禰豆子，而義勇則出手阻止了忍。
在義勇留下阻攔忍的同時，炭治郎立刻帶著妹妹逃走，卻很快就被前來追擊的香奈乎踢斷了下巴並昏了過去。由于鬼殺隊主公的命令，灶門兄妹被帶回了鬼殺隊總部接受審判。
在柱眾審判中，炭治郎不斷聲明禰豆子不會吃人。但是因為鬼吃人這一行徑屢見不鮮，柱的成員大多完全不同意讓禰豆子活下來，並要求處死偏袒鬼的炭治郎。接著，炭治郎因為風柱•不死川實彌刺傷了禰豆子而與其動手，並給了他一記頭槌。最終，因為主公產屋敷耀哉的擔保與禰豆子承受住了實彌稀血的誘惑試煉，兄妹二人得以留在鬼殺隊，隨後二人一同被送往蝶屋治療。
炭治郎和伊之助、善逸在體能恢復訓練中，因為一直無法在訓練中打敗栗花落香奈乎而不斷受挫，最終善逸和伊之助都不願再來訓練。盡管葵也指出炭治郎如果想放棄隨時可以走人，但炭治郎為了伙伴們決定自己突破訓練，然後再幫助善逸和伊之助完成訓練。因為炭治郎的溫柔和善解人意，隸屬蝶屋的醫護人員寺內清、中原澄和高田奈穗告訴炭治郎，想戰勝香奈乎必須學會“全集中•常中”。隨後炭治郎在三人的幫助下開始修行，因為難以掌握而一直備受打擊。
某夜，炭治郎在屋頂修行時意外地遭遇了前來探望的忍。在與其交談時，因為炭治郎聞出了忍一直都在壓抑著憤怒的情緒，忍便對炭治郎表明，自己在姐姐蝴蝶香奈惠被上弦之貳•童磨殺死之後，就無時無刻不在憎恨著鬼，盡管繼承了姐姐那“希望人與鬼友好”的遺願，但是在面對那些為了自保而撒謊、並在最後暴露本性的惡鬼時，自己的內心深處那無法消除的厭惡感也依然是在不斷地積蓄著。隨後，忍在希望炭治郎好好保護禰豆子、籍此完成自己姐姐的遺願後離開。
下定決心努力鍛煉自己的的炭治郎，隨即便拜托蝶屋的三位護理人員幫助自己完成修行，成功掌握了“全集中•常中”。隨後，炭治郎在體能恢復訓練中順利地戰勝了香奈乎︰在捉迷藏時成功地牽住了她的手；在互潑茶水時按住了她的手，但因為不忍心潑她而把茶杯輕輕放在了她的頭上。
之後，在鋼鐵冢螢和鐵穴森鋼藏來到總部時，因為之前在和累的戰斗中炭治郎把日輪刀弄壞，得到消息的鋼鐵冢在看到炭治郎後隨即憤怒地拿著刀追殺了炭治郎一個小時，事後才不情願地把新的日輪刀交給了炭治郎。
完全康復後，在接受忍的診斷時，炭治郎向忍詢問有關火之神神樂的消息，但忍表示完全沒听過，並建議炭治郎前去詢問炎柱•煉獄杏壽郎。
在返回居所時，炭治郎意外地遭遇了不死川玄彌，並從對方身上聞到奇怪的味道。隨即，在前去執行任務前，炭治郎前去向神崎葵表達了謝意，但葵因為認為自己是打退堂鼓的膽小鬼而認為沒必要。但炭治郎仍然向其表示，會帶著她的念想前往戰場，並表示如果再度受傷還要再拜托對方。
隨後，炭治郎又前去感謝香奈乎，但因為香奈乎因為心理障礙不會自己做主，而只選擇以拋硬幣來決定是否回應炭治郎。看到香奈乎這個樣子的炭治郎，因希望香奈乎能夠自己做出選擇，而選擇以拋硬幣的方式打破了香奈乎的自我約束，同時請求香奈乎遵從自己的內心而活。
無限列車篇
夜里，炭治郎同善逸跟伊之助一道，與煉獄杏壽郎一同搭乘上了無限號列車，但因為從來沒見過火車而將其認為是土地神之類的存在。登車後，炭治郎向杏壽郎詢問了有關“火之神神樂”的線索，但未得到有意義的答案。
之後，眾人都因下弦之壹•魘夢的血鬼術而陷入了夢中。在夢境中，炭治郎回到了家人都還活著的時候，在幻覺中與家人其樂融融地相處著。與此同時，魘夢則讓幾個人類部下利用特殊的繩子進入杏壽郎、炭治 、善逸和伊之助等人夢中的精神層面，企圖破壞其“精神之核”，讓他們變成廢人再加以殺害。但是，讓魘夢沒想到的是，炭治郎內心的溫柔最終感化了被其所利用的青年。
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最終，炭治郎在禰豆子的幫助下醒來，並解除了魘夢的血鬼術。隨後，魘夢為了阻止向自己趕來的炭治郎，因而對其制造出了被死去的親人指責的噩夢，但均被炭治郎化解。而炭治郎反而因為家人被侮辱而憤怒到了極點，便立馬沖到車頂找到了魘夢，並將其一刀斬首。然而，由于魘夢的本體已經和火車合體，因而其並未死亡。隨後，伊之助和杏壽郎依次醒來，並前來助陣。炭治郎在火車車頭找到了魘夢的本體，並以火之神神樂•碧羅天斬斷了魘夢本體的脊椎，成功將其消滅。
在消滅魘夢後，上弦之參•猗窩座突然降臨，輕松地將炭治郎等人擊倒。而杏壽郎則為了保護炭治郎等人，因而奮不顧身地與猗窩座交戰。最終，杏壽郎在燃盡生命使出了炎之呼吸奧義•九之型•煉獄，但被猗窩座以破壞殺•滅式化解後，在同猗窩座的肉搏中被其貫穿了胸膛，但也仍然堅持鉗制住了其雙臂，打算拖到天明與其同歸于盡。因為黎明將至，猗窩座不得已自斷雙臂狼狽逃走。但在其逃走時，炭治郎將自己的日輪刀投出，刺穿了猗窩座的身體，並怒斥猗窩座不過是只是個只敢在黑夜中戰斗的膽小鬼。
炭治郎和杏壽郎
在臨終之前，杏壽郎告訴炭治郎自己的故鄉可能有著關于火之神神樂的消息，並將自己想對父親和弟弟說的話告訴了炭治郎。在將意志托付給了炭治郎等人後，杏壽郎就笑著死去了。除了杏壽郎本人外，包括炭治郎等人在內的全列車兩百多名乘客無一身亡。因為杏壽郎的戰死，炭治郎對于自己的弱小非常自責。
不久後，在前往煉獄家送杏壽郎的訃聞時，杏壽郎的父親——煉獄家家主煉獄�壽郎在看到了炭治郎的日輪耳飾後勃然大怒，並出拳痛毆炭治郎，同時指出炭治郎就是起始呼吸•日之呼吸的使用者，直到被炭治郎用頭槌反擊後才清醒了過來。在造訪杏壽郎的弟弟千壽郎後，炭治郎下定決心要變強，但隨即又因為弄丟日輪刀而再次被鋼鐵冢螢追殺了一天一夜。
後來，炭治郎收到了�壽郎寄來的道歉信，並從中得知了有關日之呼吸和自己額頭上的斑紋的信息。但炭治郎因為自己的斑紋不是天生的，因此並不認為自己是所謂的“被選中的起始呼吸使用者”，但也同時表示即便如此自己也不會退縮。
自煉獄家歸來過了幾個月後，在音柱•宇 天元前來蝶屋抓女孩子時，炭治郎因為音柱將女孩子當成東西亂扔而感到憤怒，並表示︰“人人都有自己的苦衷，不要仗著自己階級高就肆意踐踏他人的尊嚴。”主動向其表示自願代替神崎葵前去，伊之助與善逸也表示願意同往，于是三人跟著天元前去吉原執行任務。
之後，炭治郎被天元變裝成了游女“炭子”，並臥底在吉原著名的青樓“時任屋”。之後，因為發現上弦之陸•墮姬意圖抓走時任屋的明星花魁鯉夏，而與她交戰。在交戰過程中，被對方嘲諷刀才攻擊沒幾次就出現裂痕，因而深覺自己不適合使用水之呼吸。因為墮姬不講道理，即使奪走他人生命也不會反省後悔的蠻橫言行，憤怒的炭治郎隨即便開始使用火之神神樂持續對墮姬發動猛攻。
然而在只差一步就能夠打倒墮姬時，炭治郎的身體能力卻達到了極限，並險些因此喪命。此時，妹妹花子的靈魂及時出現，並請求哥哥趕緊停下來，炭治郎這才保住了性命，但也因體力不支而暈倒。隨後，憤怒的禰豆子代替哥哥上陣，卻因為被怒火沖昏了頭腦而急劇鬼化，完全壓制了墮姬。接著，炭治郎再次被弟弟竹雄的靈魂喚醒，出面阻止了差點要變成食人惡鬼的禰豆子，並為她唱了她小時候最喜歡的搖籃曲而將她哄睡著。而墮姬也被隨後趕到的宇髓天元斬首。
但墮姬在被斬首之後並未死亡，而是出于委屈和羞恥而大聲哭泣，並召喚出了其兄長——上弦之陸•妓夫太郎。在與墮姬和妓夫太郎的交戰中，炭治郎一開始使用混合呼吸救下了天元的妻子雛鶴。然而，在妓夫太郎的強大攻勢下，眾人逐漸倒下。之後，在炭治郎醒來時，妓夫太郎大聲嘲笑了沒能好好保護自己的妹妹的炭治郎，並詢問炭治郎是否願意變成鬼。但發火的炭治郎卻趁機對其使出了頭槌攻擊，將雛鶴發射出的苦無刺在了他的腿上。隨後，妓夫太郎因苦無上涂有的藤花毒而暫時失去了行動力，炭治郎便趁機試圖直接斬首妓夫太郎，同時善逸和伊之助也站起身來聯手攻擊墮姬，打算將二鬼一同斬殺，但因為藤花毒失效，妓夫太郎逐漸恢復了行動力而失敗。
接著，宇髓天元在重新趕來之後，以完成的譜面壓制了妓夫太郎，而炭治郎在意圖斬殺妓夫太郎時，被其用圓斬旋回刺中了下巴而中毒。但與此同時，炭治郎在陷入絕境之際覺醒了斑紋，因而大幅提升了力量。最終，在炭治郎、善逸和伊之助的合力攻擊下，墮姬與妓夫太郎的頭顱同時被砍落。然而，吉原一帶隨即就被從妓夫太郎體內出現的巨型螺旋血刃化為了廢墟。最後，經由禰豆子的血鬼術，炭治郎、天元和伊之助體內的血鐮毒素都被成功清除。
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過去的夢
炭治郎在前去檢查被斬首的二鬼時，卻發現妓夫太郎和墮姬兄妹二人因為敗北而大吵了一架。因為心有不甘，墮姬在沖動下大罵了妓夫太郎︰“像你這種丑八怪怎麼可能是我哥哥？”同樣煩躁的妓夫太郎，隨即也回懟道︰“我為什麼非得不停地幫你收拾爛攤子？你打一開始就不該出生！”但是，炭治郎聞出妓夫太郎說的其實全都是違心的話，他根本絲毫沒有對妹妹動怒。因此，在上弦之陸兄妹即將消失之際，炭治郎希望他們能夠和好，不要再互相責罵。之後，在感覺到妓夫太郎兄妹二人似乎已經在地獄和好之後，炭治郎因體力透支而陷入昏迷，沉睡了整整兩個月，在經過香奈乎等人的照料後才醒來。在夢中，炭治郎看到了一位戴著和自己一樣的耳飾、額角有著火焰斑紋的劍士。
醒來後，由于日輪刀在與上弦之陸兄妹的戰斗中再次壞掉，屢次弄壞刀的炭治郎因而收到了一堆鋼鐵冢螢寄來的不願意再給他鍛刀的回信。
鍛刀人之村篇
因為鋼鐵冢螢不願意再給炭治郎鍛造新刀，炭治郎只能和禰豆子一道前往鍛刀人之村。
到達鍛刀人之村後，炭治郎在前往溫泉休息時，先後遇見了戀柱•甘露寺蜜璃和不死川玄彌。但玄彌因為對于炭治郎擊敗上弦之陸一事感到相當不服氣，加上兩年前還被炭治郎弄斷過手臂，因而對炭治郎的態度十分惡劣。到飯點時，在與蜜璃一起吃完飯後，炭治郎從蜜璃口中得知了村里有可以增強實力的秘密武器。
隨後，在尋找鋼鐵冢時，炭治郎意外遭遇了小鐵和正準備搶奪他所持有的機關人偶“緣壹零式”鑰匙的霞柱•時透無一郎，但隨即就被無一郎打昏。醒來後，炭治郎看到了正在和無一郎對決的機關人偶“緣壹零式”，並發現其與自己夢中所見到的那位劍士有著同樣的外表。在機關人偶被無一郎打倒後，炭治郎安慰小鐵不要放棄，同時察覺到無一郎的行為並非出于惡意。接著，在小鐵的協助下，炭治郎和被削弱過的“緣壹零式”進行對打訓煉，在花費數天時間之後終于完成了訓練，並從損毀的“緣壹零式”中發現了一把戰國時代的日輪刀。但因為刀刃已經生銹，醉心于磨刀的鋼鐵冢隨即便突然出現並把刀搶去打磨。
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