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。

少年偵探團在公園看到了可疑的男人。他們知道那個男人是為了向綁架燕秋夫的犯人交贖金的之后，來到了燕宅。原來燕財閥的孫子秋夫被人綁架了。在看了秋夫的畫之后柯南發現秋夫有留下畫畫地方特征的習慣，尋找秋夫畫里留下的訊息成了關鍵所在。在少年偵探團的各位的齊心協力下終于找到綁架秋夫的嫌疑犯的地方并成功救出了秋夫。

光彥建議讓亞瑟聞道爾的味道幫忙找道爾，可亞瑟卻從和式里叼出一個坐墊，柯南發現和式里的坐墊比之前多了一個，他又將道爾聽到時鐘之后發生的事情全部梳理了一遍，并且還在客廳的走廊上找到了曾經出現在焚化爐里的玻璃棉，有了這些線索一切謎題迎刃而解，找到道爾之后，少年偵探分工合作，將它失蹤時的場景重演一遍，揪出了藏匿道爾的歹徒。

柯南在從大阪回來的新干線中遇上了佐藤警官、高木警官。兩人正在押送毒品的秘密販賣者小倉。途中車內發現可疑的炸彈包裹。就在佐藤前去查看之時留下高木警官的時候，犯人小倉要求去廁所，卻在廁所中用刀刺自己的腹部身亡。而在調查的過程中佐藤發現小倉血跡的疑點，并推斷出這是他殺時間而非自殺。

雖然對現場進行了調查，但警方無論如何都找不到決定性的證據，束手無策之時，小五郎提出了他的自殺論，并且得到了目暮警官的認同，就在警方準備以自殺結案時，話劇中的黑衣騎士突然出現，在否定了自殺論之后，他摘掉面具，而面具下面正是那張讓小蘭朝思暮想的面容，沒錯，真正的工藤新一登場，在進行了一番精彩絕倫的推理后，他卻再次昏倒……