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。

某天突然神秘女子池波來到事務所說要尋找中學同學柴田。通過池波提供的照片小五郎很快就找到了柴田，他們一行人立刻去了柴田家。就在進入池田家的時候卻發現池田已經被殺害而死時手里捏著的正式池波年輕時的照片！而柯南對這位委托人不夠完美的說詞充滿了疑問。在不斷的調查中柯南發現神秘女子的疑團不斷增多，池波究竟是何方神圣？

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。

受到服部的邀請，小五郎、小蘭和柯南前往大阪參加一個名為3K餐廳的開幕酒會，餐廳老板是前職業拳擊手里卡巴雷、美國職棒投手邁克諾德和柯南的偶像職業足球選手雷卡迪斯三人，沒有想到就在柯南等人協助他們進行一場秘密計劃的時候，槍聲突然響起，柯南和服部匆忙趕到發出槍聲的房間，發現美國報社記者埃德麥肯竟然被人槍殺橫尸屋內，警方立刻對所有來賓進行排查，另一邊服部發現柯南的表現很反常。