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？

柯南將小五郎麻醉并召集島上的所有人，準備將真相公之于眾，但遲遲未見和葉和服部的身影，在警察的催促中，柯南只好開始對整個案件進行推理，雖然門脅和祿郎最有可能犯案但柯南卻首先排除了他們二人的嫌疑，而當他指出真兇時，在座之人無一不感到震驚，這時，自救成功的服部及時趕到推理現場，更是說出了一個讓兇手都意外的事實。

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。

青野木亮藏是在形成密室的茶室中被殺的，橫溝警官開始詢問時卻發現沒有人到過茶室,所有人都有不在場證明。在調查茶室外圍的時候柯南發現了兇手的犯罪手法和證據。“沉睡的小五郎”召集大家道出了兇手利用一根繩子的作案手法和犯人的身份。在鐵證下兇手終于承認自己的罪行并道出了原因。

柯南和少年偵探團幾天來一直覺得元太的舉止怪怪的，便追問元太，元太說他因為目擊了連續搶劫案的罪犯而正被追殺，這時從商場頂樓有鐵材向元太落下來讓原本以為只是元太想多了的柯南眾人也認真起來了。元太聲稱見到連續強盜犯卻忘記在哪里看到的。在不斷的回憶前幾天的事情之后少年偵探團的各位終于找到元太看到盜賊犯。