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。

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……

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。

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。

柯南和少年偵探團幾天來一直覺得元太的舉止怪怪的，便追問元太，元太說他因為目擊了連續搶劫案的罪犯而正被追殺，這時從商場頂樓有鐵材向元太落下來讓原本以為只是元太想多了的柯南眾人也認真起來了。元太聲稱見到連續強盜犯卻忘記在哪里看到的。在不斷的回憶前幾天的事情之后少年偵探團的各位終于找到元太看到盜賊犯。