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。

為了救被綁架的詹姆斯，少年偵探團努力推理他留下的“P&A”的意思。步美把自己的偵探徽章留在了詹姆斯那里使眾人得到了詹姆斯的鎖在位置。他們還得到了佐藤警官等的幫助，向犯人發起追擊。而經過推理，柯南領會到詹姆斯信息原來指的是自己被綁架到假冒的警車之中。而為了確保詹姆斯的安全，柯南眾人采取了非常的營救手段。

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。

茂木認為小五郎是兇手而開槍將他射傷，當前來“黃昏別館”的所有名偵探都命喪黃泉時，電腦上居然出現了一行關于寶藏的信息，一直躲在監視器操控室的神秘幕后黑手終于按捺不住露出了真面目，沒想到這個人居然是……柯南引導她說出了整件事的真相，而這時，本應死去的偵探們居然都出現在門口，可到底是怎么回事？這棟別墅的寶藏又是什么？

少年偵探團在放學的途中發現勾在S形鉤子上的結婚戒指。光彥說這是某個人的SOS的求救信號，少年偵探團的成員們開始搜索現場正在建的公寓。雖然中途誤會了島明夫婦，但是在大家的搜查下，柯南最終發現戒指的真真含義和“上原美里”的疑點。獨自面對犯人的柯南再次使用麻醉針逃離危險并救出被囚禁的上原美里。