雖然對現場進行了調查，但警方無論如何都找不到決定性的證據，束手無策之時，小五郎提出了他的自殺論，并且得到了目暮警官的認同，就在警方準備以自殺結案時，話劇中的黑衣騎士突然出現，在否定了自殺論之后，他摘掉面具，而面具下面正是那張讓小蘭朝思暮想的面容，沒錯，真正的工藤新一登場，在進行了一番精彩絕倫的推理后，他卻再次昏倒……

柯南本想找坐在旁邊的灰原商量，可是灰原依舊渾身發抖，并在茱蒂老師詢問灰原身份時，對柯南發出暗示，柯南突然意識到可能有黑衣組織的人在車上，然而當務之急是找出歹徒的同伙，當公車駛入隧道時，歹徒讓咳嗽的乘客和新出老師換上他們的衣服并準備帶走一名人質以方便逃脫，所幸柯南看穿了他們的計劃，他指揮少年偵探隊做好準備，在公車出隧道的一瞬間采取行動……

沒想到灰原調配的解毒劑能夠長久的維持這具變大的身體，而與新一能同時出現在小蘭面前的柯南其實也灰原偽裝的，這樣就完全解除了小蘭的懷疑，之后，新一將小蘭約到米花中央大樓的瞭望餐廳吃飯，并想乘此機會表明心跡，然而卻在這時發生了命案，新一暫時拋下小蘭去解決案件，并且成功推斷出了兇手就是大場先生。

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？

小五郎因為中了彩票帶著小蘭和柯南一起享受可以在南紀白濱住上一晚的旅行，并在那里結識了寫生旅行的醫科大學學生新莊真紀，由良達彥，宮原加奈子，藤浩太，三井元，五人之間似乎有著復雜的關系。第二天毛利他們偶然遇見了藤浩。正巧慌張的三井給藤浩的手機打來了電話說三段壁的樹林里發現真紀胸口中刀被殺。而柯南發現散落在現場鑰匙的疑點。