柯南，小蘭與小五郎去花亂亭餐廳用餐。鄰近餐廳的大廈正好在進行拆卸，所以感覺的到震動。然而，店主花岡與妻子禮子之間不對勁的氣氛。柯南他們又看見花岡為炊事與和田在爭論。當晚，喜歡釣魚的花岡在制作釣魚工具的時候死亡。經過調查柯南推理出了兇手的真實身份。同時告訴罪犯花岡其實從來沒有忘記過愛這樣一個殘忍的事實。

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。

柯南在調查橘律師釣魚的小船之后發現可疑的痕跡和莫名遺失的船錨。之后衫村小姐說出熊田達也事情的真相。在看到約翰的狗屋的牌子之后柯南發現了兇手的身份。利用小五郎的沉睡，柯南向眾人闡述了兇手利用潮水漲落的犯罪手法和殺害熊田達也的發法。而兇手也主動承認了罪行并道出了殺人的理由。

在解開頭發的假象之后警方開始全面調查旅館。柯南推理出了犯人的犯罪手法之后提示小五郎和山村刑警發現報紙里登載的相撲戰績的秘密。之后在眾人的設計中兇手露出馬腳被抓現行。而犯案的動機也是因為五年前搶劫案后劫匪之間的分在不均所引起的。雖然犯人一再的否認但遺留在燈上被壓在灰塵之下的指紋卻說明了一切，罪犯最終承認罪行。

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？