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(xùn)服部，之后他又遇到了當(dāng)時在二館外的學(xué)生，據(jù)目擊人說所，案發(fā)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(fā)現(xiàn)服部早已將兇手制服。

小五郎和蘭和柯南住進了建在山里的山莊。在那里住宿的客人中有“城市獵人”節(jié)目的演員砂岡和工作人員。小五郎和大家一起去燒烤，不久聽到了槍聲，砂岡被殺害了。經(jīng)過調(diào)查每個人都有很充足的不在場證明，而調(diào)查證據(jù)也顯示兇手竟是從對面的懸崖開的槍。柯南經(jīng)過分析后將兇手鎖定在三人之中。

小五郎帶著小蘭和柯南來到“黃昏別館”，途中還偶遇了同是偵探的千間降代，當(dāng)他們到達之后才發(fā)現(xiàn)，此次受邀前來的茂木遙史、大上祝善、槍田郁美和白馬探都是名偵探，而在這棟別墅內(nèi)隨處可見陳年的血跡。在晚宴上，本以為能一睹這位別墅主人尊容的各位偵探卻掃興的發(fā)現(xiàn)，他居然頭戴面罩，并且還阻斷了所有道路，要求偵探們在這棟孤立無援的別墅內(nèi)幫他尋找寶藏。

少年偵探隊本來是跟著阿笠博士一起出來露營，沒想到居然在森林中發(fā)現(xiàn)了一個鐘乳石洞穴，柯南四人立刻進洞探險，卻在這里碰到了一伙兒搬運尸體的歹徒，而柯南為了掩護大家逃跑中彈受傷，之后，便血流不止，元太背著柯南尋找出口，可身后的歹徒也循著聲音疾步追來，失去了柯南的指引，少年偵探團剩下的三人會采取什么樣的行動？

備前千鶴在飯店房間里上吊，因而被眾人認為是自殺。在柯南的啟發(fā)下小五郎發(fā)現(xiàn)千鶴是他殺的肯能性。在警方的詢問下眾人都有殺害千鶴的肯能。在調(diào)查飯店的屋頂之后柯南發(fā)現(xiàn)了犯人飛翔一般的作案手法和留下的證據(jù)。在證據(jù)面前兇手最終承認了罪行，同時道出了和千鶴和自己弟弟的過往以及殺害她的原因。