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！”
听到这句话的义勇在看到祢豆子后，终于想起了记忆深处那个在雪地中苦苦恳求自己的少年。随即，虫柱·蝴蝶忍便赶来意图斩杀祢豆子，而义勇则出手阻止了忍。
在义勇留下阻拦忍的同时，炭治郎立刻带着妹妹逃走，却很快就被前来追击的香奈乎踢断了下巴并昏了过去。由于鬼杀队主公的命令，灶门兄妹被带回了鬼杀队总部接受审判。
在柱众审判中，炭治郎不断声明祢豆子不会吃人。但是因为鬼吃人这一行径屡见不鲜，柱的成员大多完全不同意让祢豆子活下来，并要求处死偏袒鬼的炭治郎。接着，炭治郎因为风柱·不死川实弥刺伤了祢豆子而与其动手，并给了他一记头槌。最终，因为主公产屋敷耀哉的担保与祢豆子承受住了实弥稀血的诱惑试炼，兄妹二人得以留在鬼杀队，随后二人一同被送往蝶屋治疗。
炭治郎和伊之助、善逸在体能恢复训练中，因为一直无法在训练中打败栗花落香奈乎而不断受挫，最终善逸和伊之助都不愿再来训练。尽管葵也指出炭治郎如果想放弃随时可以走人，但炭治郎为了伙伴们决定自己突破训练，然后再帮助善逸和伊之助完成训练。因为炭治郎的温柔和善解人意，隶属蝶屋的医护人员寺内清、中原澄和高田奈穗告诉炭治郎，想战胜香奈乎必须学会“全集中·常中”。随后炭治郎在三人的帮助下开始修行，因为难以掌握而一直备受打击。
某夜，炭治郎在屋顶修行时意外地遭遇了前来探望的忍。在与其交谈时，因为炭治郎闻出了忍一直都在压抑着愤怒的情绪，忍便对炭治郎表明，自己在姐姐蝴蝶香奈惠被上弦之贰·童磨杀死之后，就无时无刻不在憎恨着鬼，尽管继承了姐姐那“希望人与鬼友好”的遗愿，但是在面对那些为了自保而撒谎、并在最后暴露本性的恶鬼时，自己的内心深处那无法消除的厌恶感也依然是在不断地积蓄着。随后，忍在希望炭治郎好好保护祢豆子、籍此完成自己姐姐的遗愿后离开。
下定决心努力锻炼自己的的炭治郎，随即便拜托蝶屋的三位护理人员帮助自己完成修行，成功掌握了“全集中·常中”。随后，炭治郎在体能恢复训练中顺利地战胜了香奈乎：在捉迷藏时成功地牵住了她的手；在互泼茶水时按住了她的手，但因为不忍心泼她而把茶杯轻轻放在了她的头上。
之后，在钢铁冢萤和铁穴森钢藏来到总部时，因为之前在和累的战斗中炭治郎把日轮刀弄坏，得到消息的钢铁冢在看到炭治郎后随即愤怒地拿着刀追杀了炭治郎一个小时，事后才不情愿地把新的日轮刀交给了炭治郎。
完全康复后，在接受忍的诊断时，炭治郎向忍询问有关火之神神乐的消息，但忍表示完全没听过，并建议炭治郎前去询问炎柱·炼狱杏寿郎。
在返回居所时，炭治郎意外地遭遇了不死川玄弥，并从对方身上闻到奇怪的味道。随即，在前去执行任务前，炭治郎前去向神崎葵表达了谢意，但葵因为认为自己是打退堂鼓的胆小鬼而认为没必要。但炭治郎仍然向其表示，会带着她的念想前往战场，并表示如果再度受伤还要再拜托对方。
随后，炭治郎又前去感谢香奈乎，但因为香奈乎因为心理障碍不会自己做主，而只选择以抛硬币来决定是否回应炭治郎。看到香奈乎这个样子的炭治郎，因希望香奈乎能够自己做出选择，而选择以抛硬币的方式打破了香奈乎的自我约束，同时请求香奈乎遵从自己的内心而活。
无限列车篇
夜里，炭治郎同善逸跟伊之助一道，与炼狱杏寿郎一同搭乘上了无限号列车，但因为从来没见过火车而将其认为是土地神之类的存在。登车后，炭治郎向杏寿郎询问了有关“火之神神乐”的线索，但未得到有意义的答案。
之后，众人都因下弦之壹·魇梦的血鬼术而陷入了梦中。在梦境中，炭治郎回到了家人都还活着的时候，在幻觉中与家人其乐融融地相处着。与此同时，魇梦则让几个人类部下利用特殊的绳子进入杏寿郎、炭治郞、善逸和伊之助等人梦中的精神层面，企图破坏其“精神之核”，让他们变成废人再加以杀害。但是，让魇梦没想到的是，炭治郎内心的温柔最终感化了被其所利用的青年。
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