玉之助因為手握兇器帶著怪人面具昏倒在犯案現場而被警察抓走，另一邊接受調查的贊助商羅臼卻說是玉之助將他邀約出來，這就造成兩人的證詞相互矛盾。柯南在屋頂發現了擴音器，真相漸漸明晰，這時，警局又傳來消息說確定羅臼就是兇手，因為在拐杖上發現了他的指紋，并還發現了投影機之類可以幫助犯案的東西，雖然如此但柯南卻肯定兇手并非羅臼。

當小五郎準備再度去詢問南里薰，卻在門外聽到她的慘叫，還不等小五郎沖進去，就從屋子里匆忙跑出了一個男子，幸運的是南里薰并沒有被殺害，醒來之后，南里薰說起了自己突然消失的男朋友安西，從小五郎的照片上可以看出，這個人也曾出現在米花飯店，這些原本不相識的人，因為這件古怪的命案被聯系了起來，柯南將安西、南里薰和美奈子一起找來，這兩起經過完美設計的命案，即將真相大白！

13年前，發生過的國友淳大的沉船海難事件和公館全體工作人員的家屬死亡事件漸漸的浮上水面。柯南認為有恐高癥的波花不會接近關口被殺的3層的陽臺，所以很難行兇。同樣茂子，綿引，赤冢也有奇怪的習慣和病癥，都不太可能是殺害關口的犯人。而在藥瓶上檢測出來的未知的指紋更使兇手的身份疑團加深，但是在柯南的推理下最終確定了兇手的身份。

水中逃脫魔術失敗的冬城在水槽內明顯是筋疲力盡而小五郎，柯南，目暮警長等人則在錄像中確認了當時的情況。冬城的死因確定是溺死，但到底這是事故，還是誰事先策劃的謀殺卻不得而知，這時小五郎卻發表了自己的推理，但很快被推翻。而在調查了現場之后柯南最終確定了犯人的身份，“沉睡的小五郎”也最終在眾人面前揭露了犯人的真面目。

除了發現煙頭，柯南還發現二川身上多處沾有血跡，博士等人也在懸崖上找到了寫有遺書的手機，回到旅館后柯南將這件命案告訴了其他人，就在大家根據二川留下的遺書認為他是自殺時，柯南卻說他是被人用鋼管擊中頭部墜落山崖而死，于是少年偵探隊便對其他三個可疑人的房間進行檢查，雖然一無所獲，但柯南還是發現了蛛絲馬跡，他讓灰原配合他演戲，沒想到真的有人上鉤，這個人就是真兇嗎？