佐藤警官推理出小倉原本逃脫的計劃，柯南指認出進入廁所的關鍵的三人。在調查了三名嫌疑犯以及攜帶物品之后柯南解析出犯人的犯罪手法和遺留的證據。在“沉睡小五郎”的推理下指出了刀子方向的不自然方向套出了犯人的口誤。雖然兇手一再否認，但隨聲攜帶的報紙成為了逃不掉的鐵證。在罪犯逃跑的過程中被高木警官一罐子擊暈，案子最終成功告破。

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……

雖然可以確定兇手就是大場先生，但是還有兩個疑點未能破解，就在新一深入調查的時候，他的身體突然一陣疼痛，藥物正在漸漸失效，他強忍住即將變小的身體所帶來的痛苦，堅持將案件的真相公諸于眾，案件完美解決之后，新一又變回了柯南，再次的突然離開，他將如何向小蘭解釋？

柯南得知了整個案件的真相之后，將小五郎麻醉并把旅店的所有人都叫到廚房，他首先請出了這起案件的關鍵——三郎，就在大家疑惑時，屋子里又出現了一只和三郎一樣的狗，柯南道出了連老板娘都不知道的隱情……解釋清楚三郎的事情后，接下來就是戳穿兇手，揭示真相的時刻，兇手根本就不是森林里帶黑色針織帽子的男子，相反的她就在這間旅店中，沒錯，兇手就是……

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。