返回旅店后，小五郎立馬給警方打電話，可是雪崩將隧道掩埋，警方無法及時趕來，因此旅店里的所有人都參與到了推理當中，店里有旅客說自己曾在樹林里看到了一個頭戴針織帽的可疑男子，之后，實果從二垣的相機中洗出了一張帶有黑影的照片，大家又一起觀看了二垣死亡前一天所拍的視頻，卻并未發現任何古怪，這時，柯南注意到了旅店里的小狗三郎并從它的身上發現了線索。

柯南他們接受了委托，決定去解開似乎與穿紅色夾克衫的自殺者有關聯的公文包之謎，在去葵屋旅館的途中，遇見了山村刑警于是一起前往。小五郎等人到達旅館后，卻聽說已經有個自稱“毛利小五郎”的人先到了旅館，不久之后卻發現假冒的小五郎在自己的屋子里上吊死亡了。而在死者的隨身物品中有一份過期的報紙和夾在其中的頭發，在柯南的提示下小五郎解開頭發的秘密慢慢接近真相。

神秘女子池波女士尋找的中學同學柴田手里握著照片被殺，小五郎等開始向相關者訊問而柯南也弄明白了柴田手握照片的含義。“沉睡的小五郎”當眾點破了池波女士的眾多謊言但卻判斷兇手另有其人。而兇手留下的鐵證就留在罪犯的手上，鐵證面前犯人最終承認了罪行，但在犯人準備自我了結的時候被池波攔下，而池波女士的身份也最終揭曉。

目暮警官在現場調查時發現，不管是氣窗還是屋內被封鎖上的門，都沒辦法通過，能夠進出的只有被蘇芳上了兩道鎖的門，并且還在每個面具的嘴邊都發現了被害者的血，由于沒有在雪地上找到兇手出入的腳印，所以有可能犯案的就是屋子里的七個人，警方對他們逐一進行偵訊，在他們的口供中，柯南發現有一人很可疑，雖然柯南曾掉入兇手的陷阱，但在想明白了事情的始末后，真相卻只有一個！

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。