宇佐美過去曾殺害過被害者的孩子。而喝醉酒的宇佐美對事件記憶不清，這樣為案件辯護的英理看來沒有勝望。小五郎雖是想證明宇佐美的不在場證明，卻作為檢察官方面的證人出庭。對疑點懷有疑問的柯南讓小五郎作為辯護方證人再次出庭，進行了新的推理最終指出了犯人的真實身份。美真治的嫌疑終被洗清。

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。

柯南得知了整個案件的真相之后，將小五郎麻醉并把旅店的所有人都叫到廚房，他首先請出了這起案件的關鍵——三郎，就在大家疑惑時，屋子里又出現了一只和三郎一樣的狗，柯南道出了連老板娘都不知道的隱情……解釋清楚三郎的事情后，接下來就是戳穿兇手，揭示真相的時刻，兇手根本就不是森林里帶黑色針織帽子的男子，相反的她就在這間旅店中，沒錯，兇手就是……

備前千鶴在飯店房間里上吊，因而被眾人認為是自殺。在柯南的啟發下小五郎發現千鶴是他殺的肯能性。在警方的詢問下眾人都有殺害千鶴的肯能。在調查飯店的屋頂之后柯南發現了犯人飛翔一般的作案手法和留下的證據。在證據面前兇手最終承認了罪行，同時道出了和千鶴和自己弟弟的過往以及殺害她的原因。

灰原這么做的目的是要叮嚀柯南坦白有風險，讓他謹慎考慮，并在他面前擺出三個選擇，柯南會如何抉擇？另一邊，帝丹高中園游會的當天，話劇在體育場上演的時候，觀眾席竟然出現了謀殺案件，這時，突然出現了一位迷之少年，當他摘掉隱藏身份的帽子時，在場的所有人都驚呆了，許久未露面的工藤新一居然會出現在這里，然而，和葉卻揭穿了這個家伙的真實身份。