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。
最终，炭治郎在祢豆子的帮助下醒来，并解除了魇梦的血鬼术。随后，魇梦为了阻止向自己赶来的炭治郎，因而对其制造出了被死去的亲人指责的噩梦，但均被炭治郎化解。而炭治郎反而因为家人被侮辱而愤怒到了极点，便立马冲到车顶找到了魇梦，并将其一刀斩首。然而，由于魇梦的本体已经和火车合体，因而其并未死亡。随后，伊之助和杏寿郎依次醒来，并前来助阵。炭治郎在火车车头找到了魇梦的本体，并以火之神神乐·碧罗天斩断了魇梦本体的脊椎，成功将其消灭。
在消灭魇梦后，上弦之叁·猗窝座突然降临，轻松地将炭治郎等人击倒。而杏寿郎则为了保护炭治郎等人，因而奋不顾身地与猗窝座交战。最终，杏寿郎在燃尽生命使出了炎之呼吸奥义·九之型·炼狱，但被猗窝座以破坏杀·灭式化解后，在同猗窝座的肉搏中被其贯穿了胸膛，但也仍然坚持钳制住了其双臂，打算拖到天明与其同归于尽。因为黎明将至，猗窝座不得已自断双臂狼狈逃走。但在其逃走时，炭治郎将自己的日轮刀投出，刺穿了猗窝座的身体，并怒斥猗窝座不过是只是个只敢在黑夜中战斗的胆小鬼。
炭治郎和杏寿郎
在临终之前，杏寿郎告诉炭治郎自己的故乡可能有着关于火之神神乐的消息，并将自己想对父亲和弟弟说的话告诉了炭治郎。在将意志托付给了炭治郎等人后，杏寿郎就笑着死去了。除了杏寿郎本人外，包括炭治郎等人在内的全列车两百多名乘客无一身亡。因为杏寿郎的战死，炭治郎对于自己的弱小非常自责。
不久后，在前往炼狱家送杏寿郎的讣闻时，杏寿郎的父亲——炼狱家家主炼狱槙寿郎在看到了炭治郎的日轮耳饰后勃然大怒，并出拳痛殴炭治郎，同时指出炭治郎就是起始呼吸·日之呼吸的使用者，直到被炭治郎用头槌反击后才清醒了过来。在造访杏寿郎的弟弟千寿郎后，炭治郎下定决心要变强，但随即又因为弄丢日轮刀而再次被钢铁冢萤追杀了一天一夜。
后来，炭治郎收到了槙寿郎寄来的道歉信，并从中得知了有关日之呼吸和自己额头上的斑纹的信息。但炭治郎因为自己的斑纹不是天生的，因此并不认为自己是所谓的“被选中的起始呼吸使用者”，但也同时表示即便如此自己也不会退缩。
自炼狱家归来过了几个月后，在音柱·宇髄天元前来蝶屋抓女孩子时，炭治郎因为音柱将女孩子当成东西乱扔而感到愤怒，并表示：“人人都有自己的苦衷，不要仗着自己阶级高就肆意践踏他人的尊严。”主动向其表示自愿代替神崎葵前去，伊之助与善逸也表示愿意同往，于是三人跟着天元前去吉原执行任务。
之后，炭治郎被天元变装成了游女“炭子”，并卧底在吉原着名的青楼“时任屋”。之后，因为发现上弦之陆·堕姬意图抓走时任屋的明星花魁鲤夏，而与她交战。在交战过程中，被对方嘲讽刀才攻击没几次就出现裂痕，因而深觉自己不适合使用水之呼吸。因为堕姬不讲道理，即使夺走他人生命也不会反省后悔的蛮横言行，愤怒的炭治郎随即便开始使用火之神神乐持续对堕姬发动猛攻。
然而在只差一步就能够打倒堕姬时，炭治郎的身体能力却达到了极限，并险些因此丧命。此时，妹妹花子的灵魂及时出现，并请求哥哥赶紧停下来，炭治郎这才保住了性命，但也因体力不支而晕倒。随后，愤怒的祢豆子代替哥哥上阵，却因为被怒火冲昏了头脑而急剧鬼化，完全压制了堕姬。接着，炭治郎再次被弟弟竹雄的灵魂唤醒，出面阻止了差点要变成食人恶鬼的祢豆子，并为她唱了她小时候最喜欢的摇篮曲而将她哄睡着。而堕姬也被随后赶到的宇髓天元斩首。
但堕姬在被斩首之后并未死亡，而是出于委屈和羞耻而大声哭泣，并召唤出了其兄长——上弦之陆·妓夫太郎。在与堕姬和妓夫太郎的交战中，炭治郎一开始使用混合呼吸救下了天元的妻子雏鹤。然而，在妓夫太郎的强大攻势下，众人逐渐倒下。之后，在炭治郎醒来时，妓夫太郎大声嘲笑了没能好好保护自己的妹妹的炭治郎，并询问炭治郎是否愿意变成鬼。但发火的炭治郎却趁机对其使出了头槌攻击，将雏鹤发射出的苦无刺在了他的腿上。随后，妓夫太郎因苦无上涂有的藤花毒而暂时失去了行动力，炭治郎便趁机试图直接斩首妓夫太郎，同时善逸和伊之助也站起身来联手攻击堕姬，打算将二鬼一同斩杀，但因为藤花毒失效，妓夫太郎逐渐恢复了行动力而失败。
接着，宇髓天元在重新赶来之后，以完成的谱面压制了妓夫太郎，而炭治郎在意图斩杀妓夫太郎时，被其用圆斩旋回刺中了下巴而中毒。但与此同时，炭治郎在陷入绝境之际觉醒了斑纹，因而大幅提升了力量。最终，在炭治郎、善逸和伊之助的合力攻击下，堕姬与妓夫太郎的头颅同时被砍落。然而，吉原一带随即就被从妓夫太郎体内出现的巨型螺旋血刃化为了废墟。最后，经由祢豆子的血鬼术，炭治郎、天元和伊之助体内的血镰毒素都被成功清除。
过去的梦
炭治郎在前去检查被斩首的二鬼时，却发现妓夫太郎和堕姬兄妹二人因为败北而大吵了一架。因为心有不甘，堕姬在冲动下大骂了妓夫太郎：“像你这种丑八怪怎么可能是我哥哥？”同样烦躁的妓夫太郎，随即也回怼道：“我为什么非得不停地帮你收拾烂摊子？你打一开始就不该出生！”但是，炭治郎闻出妓夫太郎说的其实全都是违心的话，他根本丝毫没有对妹妹动怒。因此，在上弦之陆兄妹即将消失之际，炭治郎希望他们能够和好，不要再互相责骂。之后，在感觉到妓夫太郎兄妹二人似乎已经在地狱和好之后，炭治郎因体力透支而陷入昏迷，沉睡了整整两个月，在经过香奈乎等人的照料后才醒来。在梦中，炭治郎看到了一位戴着和自己一样的耳饰、额角有着火焰斑纹的剑士。
醒来后，由于日轮刀在与上弦之陆兄妹的战斗中再次坏掉，屡次弄坏刀的炭治郎因而收到了一堆钢铁冢萤寄来的不愿意再给他锻刀的回信。
锻刀人之村篇
因为钢铁冢萤不愿意再给炭治郎锻造新刀，炭治郎只能和祢豆子一道前往锻刀人之村。
到达锻刀人之村后，炭治郎在前往温泉休息时，先后遇见了恋柱·甘露寺蜜璃和不死川玄弥。但玄弥因为对于炭治郎击败上弦之陆一事感到相当不服气，加上两年前还被炭治郎弄断过手臂，因而对炭治郎的态度十分恶劣。到饭点时，在与蜜璃一起吃完饭后，炭治郎从蜜璃口中得知了村里有可以增强实力的秘密武器。
随后，在寻找钢铁冢时，炭治郎意外遭遇了小铁和正准备抢夺他所持有的机关人偶“缘壹零式”钥匙的霞柱·时透无一郎，但随即就被无一郎打昏。醒来后，炭治郎看到了正在和无一郎对决的机关人偶“缘壹零式”，并发现其与自己梦中所见到的那位剑士有着同样的外表。在机关人偶被无一郎打倒后，炭治郎安慰小铁不要放弃，同时察觉到无一郎的行为并非出于恶意。接着，在小铁的协助下，炭治郎和被削弱过的“缘壹零式”进行对打训炼，在花费数天时间之后终于完成了训练，并从损毁的“缘壹零式”中发现了一把战国时代的日轮刀。但因为刀刃已经生锈，醉心于磨刀的钢铁冢随即便突然出现并把刀抢去打磨。