與黑色組織面對面 滿月之夜的兩起神秘事件(之三)卸掉偽裝后，工藤新一出現在滿月之下，在眾賓客吃驚之余，他也開始了對整件案子的推理。他首先排除了木乃伊的嫌疑，并利用搜集來的線索一步步的將真兇以及他的手法公之于眾，沒錯，兇手確實與小五郎一組，他就是……另一方面，看到灰原被茱蒂帶走，新出醫生便尾隨其后，車子一直開到碼頭，茱蒂下車揭露出他的真實身份，而這個人就是寄信給柯南和小五郎同時也是她殺父仇人的蓓摩特。

步美偶然撞上的殺人魔在逃。根據在她手上留下的痕跡，柯南和佐藤警官確定了犯人所乘車輛的車種，之后緊急拘捕了3名嫌疑者。因為犯人可能持有沾血的鑰匙，柯南推測鑰匙孔里會有血便請求測試熒光反應，但是竟然都沒有檢測出反應！就在這時柯南發現了犯人躲避檢測的發法，在柯南的協助下警方終于逮捕了犯人。

平松正樹刺殺了社長梅谷四朗，在乘車逃走的中途墜下懸崖死亡。警方判斷為事故，柯南卻確信此為殺人事件。看到梅谷被平松刺殺時的錄像帶后的柯南發覺了某種奇妙的違和感，在調查停車場后發現了一些奇怪的痕跡后解明了事件真相。在“沉睡的小五郎”的推理中犯人最終承認了罪行。

眼看車子馬上到達賢橋車站，但與黑色組織接觸之前，柯南還要先處理一件事情，那就是揭穿車上的這兩名珠寶大盜，將他們制服以后，柯南讓阿笠博士報警，而自己則只身犯險進入車站，他將碟片和支票都放在儲物柜里，自己躲在一邊暗中觀察，當沃克拆除碟片時，今恩出現，他看出了柯南想要收集他們指紋的目的并推斷出他就在附近，于是便開始尋找，只聽兩人腳步漸漸逼近……

警方對鱒渕進行偵訊，而當時他卻并沒有不在場證明并且之前他曾與船木發生過爭吵，所以警方認定他就是兇手。另一邊，少年偵探隊也展開了調查，柯南注意到來往這里火車，認為發現尸體的地方并不是案發的第一現場，于是大家順著軌道，找到了船木的照相機，并且從附近警衛的口中得知鲇川也曾來過大橋，可是，如果兇手真的是她，那她殺害船木的動機以及她的手法到底是什么？