佐藤警官推理出小倉原本逃脫的計劃，柯南指認出進入廁所的關鍵的三人。在調查了三名嫌疑犯以及攜帶物品之后柯南解析出犯人的犯罪手法和遺留的證據。在“沉睡小五郎”的推理下指出了刀子方向的不自然方向套出了犯人的口誤。雖然兇手一再否認，但隨聲攜帶的報紙成為了逃不掉的鐵證。在罪犯逃跑的過程中被高木警官一罐子擊暈，案子最終成功告破。

小五郎帶著小蘭和柯南來到“黃昏別館”，途中還偶遇了同是偵探的千間降代，當他們到達之后才發現，此次受邀前來的茂木遙史、大上祝善、槍田郁美和白馬探都是名偵探，而在這棟別墅內隨處可見陳年的血跡。在晚宴上，本以為能一睹這位別墅主人尊容的各位偵探卻掃興的發現，他居然頭戴面罩，并且還阻斷了所有道路，要求偵探們在這棟孤立無援的別墅內幫他尋找寶藏。

小五郎的事務所里來了一個叫春菜的大學生，委托小五郎找他的尋呼機朋友。春菜保存了秋悟先生的尋呼機和音樂盒，那以后，春菜的尋呼機上出現了奇怪的留言。小五郎一行找到秋悟的家人，卻發現秋悟在給春菜送出尋呼機之前就已經死了，而走廊上還出現了奇怪的人影。接著眾人就發現已經被擊暈的阿稔。

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。

小五郎詢問阿稔有關郵票的事情卻得到郵票已經不見了的回答，柯南也明白了小蘭看到的拄拐杖的老人的影子和埝被古琴毆打的真相。而柯南也指出春菜收到的音樂盒其實是秋悟托付給他人送出的。鬧鬼的屋子的真實原因其實是有人背后操作。而秋悟先生的音樂盒其實也只是一般的旅游紀念品而已，真正貴重的是隱藏在音樂盒里暗語所指示出的郵票。