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。

因為抽獎時抽到了一等獎，小五郎帶著小蘭和柯南來到位于深山的旅館。賓館的主人寺泉是愛車一族收藏了非常多的名車。在房間柯南無意中聽到了奇怪的對話，此時寺泉找到小五郎說明自己最近突然到了恐嚇信，希望小五郎能夠保護他一直到名車展示場的開業儀式。突然，出現了三位不速之客。原來寺泉通過不光彩的手段收購了他們的愛車。在車展的當天卻發現寺院死在了車上！

柯南在垃圾桶里發現了被丟掉的便簽紙，客房服務員也說自己曾在門外發現了一張寫有奇怪內容的字條，這時，警方說在兇器電話線上發現了小五郎的指紋，案件的偵破進入了死胡同，兇手到底是誰呢？妃英理隨意的一句話提醒了柯南，沒錯兇手就是那個人！得知了真相以后，柯南、妃英理和警方聯手將兇手引入到他們設下的陷阱之中。

柯南在調查橘律師釣魚的小船之后發現可疑的痕跡和莫名遺失的船錨。之后衫村小姐說出熊田達也事情的真相。在看到約翰的狗屋的牌子之后柯南發現了兇手的身份。利用小五郎的沉睡，柯南向眾人闡述了兇手利用潮水漲落的犯罪手法和殺害熊田達也的發法。而兇手也主動承認了罪行并道出了殺人的理由。

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。經過調查每個人都有很充足的不在場證明，而調查證據也顯示兇手竟是從對面的懸崖開的槍。柯南經過分析后將兇手鎖定在三人之中。