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。

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？

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？

為了救被綁架的詹姆斯，少年偵探團努力推理他留下的“P&A”的意思。步美把自己的偵探徽章留在了詹姆斯那里使眾人得到了詹姆斯的鎖在位置。他們還得到了佐藤警官等的幫助，向犯人發起追擊。而經過推理，柯南領會到詹姆斯信息原來指的是自己被綁架到假冒的警車之中。而為了確保詹姆斯的安全，柯南眾人采取了非常的營救手段。

看著奄奄一息的柯南，步美建議大家自己想辦法，三人按照石頭上的文字推斷出了出口方位又利用蝙蝠逃出了洞穴，歹徒也遭到逮捕。緊接著柯南被立刻送到醫院進行治療，又在小蘭碰巧知道血型的情況下給他輸了血，小蘭最近的奇怪反應讓柯南意識到自己的身份或許已經在小蘭面前暴露，就在他打算向小蘭坦白時，灰原拿槍對準柯南。