返回旅店后，小五郎立馬給警方打電話，可是雪崩將隧道掩埋，警方無法及時趕來，因此旅店里的所有人都參與到了推理當中，店里有旅客說自己曾在樹林里看到了一個頭戴針織帽的可疑男子，之后，實果從二垣的相機中洗出了一張帶有黑影的照片，大家又一起觀看了二垣死亡前一天所拍的視頻，卻并未發現任何古怪，這時，柯南注意到了旅店里的小狗三郎并從它的身上發現了線索。

在收集線索時，柯南并沒有像以前一樣提出很多的質疑，反而竭盡全力的反駁服部的推測，之后他們在某個房間里發現了本不該出現在這里的拖把，有了這樣東西，兇手的犯案手法就完全被破解了，但柯南仍然不甘心自己的這種猜測，于是他想要找到能推翻自己想法的證據，然而，事與愿違，越是深究事情就越是向自己不愿承認的方向發展，面對如此不可置信的真相，柯南又該作何選擇？

就在柯南和服部調查時，小蘭與和葉又親眼目睹了一起命案的發生，死者是旅行團中的片桐，服部剛想要仔細調查，就被自己的老爸教訓一番，可這反而激起了服部想要調查真相的欲望，柯南和服部根據手頭的線索和嫌疑人的供詞，推斷出了兇手，于是兩人暗中尾隨糟屋到一個破舊的工廠，然而螳螂捕蟬黃雀在后，柯南被不明人士挾持，這些人到底是誰？服部能順利找到兇手嗎？

柯南在垃圾桶里發現了被丟掉的便簽紙，客房服務員也說自己曾在門外發現了一張寫有奇怪內容的字條，這時，警方說在兇器電話線上發現了小五郎的指紋，案件的偵破進入了死胡同，兇手到底是誰呢？妃英理隨意的一句話提醒了柯南，沒錯兇手就是那個人！得知了真相以后，柯南、妃英理和警方聯手將兇手引入到他們設下的陷阱之中。

為找尋更多的線索，服部向胴口詢問起袴田與垂見之間的恩怨，不想他卻避而不答反而找來袴田教訓服部，之后他又遇到了當時在二館外的學生，據目擊人說所，案發時他們曾看到一個頭戴面具，身背護具袋的人進出這里，聽到這些證詞之后，服部終于知道了兇手是誰以及他所使用的手法，而此時，柯南等人也趕到了比賽會場，聽了警察對案情的描述之后，柯南急忙趕往服部所在的二館倉庫，卻發現服部早已將兇手制服。