在解開頭發的假象之后警方開始全面調查旅館。柯南推理出了犯人的犯罪手法之后提示小五郎和山村刑警發現報紙里登載的相撲戰績的秘密。之后在眾人的設計中兇手露出馬腳被抓現行。而犯案的動機也是因為五年前搶劫案后劫匪之間的分在不均所引起的。雖然犯人一再的否認但遺留在燈上被壓在灰塵之下的指紋卻說明了一切，罪犯最終承認罪行。

柯南和小蘭到電玩城拍攝大頭貼的時候，卻在這里遇到了一位專注于射擊游戲任職帝丹高中的英文老師茱蒂，小蘭在她的建議下向一個格斗游戲機挑戰，最后卻敗在一個游戲玩家尾藤賢吾的手下，沒有想到在與下個對手對決的途中，這個尾藤竟然意外的死在座椅上，調查之后排除了自殺的可能，那么，兇手一定就在那四嫌犯當中。

佐藤警官推理出小倉原本逃脫的計劃，柯南指認出進入廁所的關鍵的三人。在調查了三名嫌疑犯以及攜帶物品之后柯南解析出犯人的犯罪手法和遺留的證據。在“沉睡小五郎”的推理下指出了刀子方向的不自然方向套出了犯人的口誤。雖然兇手一再否認，但隨聲攜帶的報紙成為了逃不掉的鐵證。在罪犯逃跑的過程中被高木警官一罐子擊暈，案子最終成功告破。

為陪園子買東西，柯南和小蘭來到一家百貨公司，可小五郎卻莫名奇妙的被牽扯進目暮警官等人為引誘歹徒現身而設下的圈套，之后，目暮警官表示他們正在調查一起連續的毆打婦女案，柯南在這些受害人的照片中發現她們都是這家百貨公司客人的這一共同點，這時，小蘭卻在百貨公司的地下停車場發現了一名女性的尸體，雖然目暮警官立刻進行辦案，但柯南卻發現他與平常有所不同。

茂木認為小五郎是兇手而開槍將他射傷，當前來“黃昏別館”的所有名偵探都命喪黃泉時，電腦上居然出現了一行關于寶藏的信息，一直躲在監視器操控室的神秘幕后黑手終于按捺不住露出了真面目，沒想到這個人居然是……柯南引導她說出了整件事的真相，而這時，本應死去的偵探們居然都出現在門口，可到底是怎么回事？這棟別墅的寶藏又是什么？