霧之峰賓館的主人寺院晚上開車出去兜風，第二天在停車場發現坐在車子里的寺院已經死了。在調查的過程中發現每個人和寺院似乎都有過節。柯南發現車罩上裂痕的疑點，而停車場看守的證詞又增加了疑團。最終柯南發現了犯人的犯罪手法并當場演示給眾人，而殘留的焦油也暴露了兇手的身份。

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。

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……

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……

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。