平次有些惱怒，「如果你說的是實情，那凶手又該如何從房間逃走呢？在我們進來前這里可是進出無門的密室！難不成被害人是自殺身亡嗎？」新一搖頭，「不是自殺。凶手利用密室的道具采取了真正的伎倆來騙過大家。」千鈞疑惑，「真正的伎倆？」新一笑著點頭，「你們忘記了嗎？大家發現被害人時還有2個奇怪的疑點，一個是放著的歌劇，一個是桌前堆滿的書。」
目暮警官也糊涂了，「新一老弟，歌劇和書有什麼可疑的？」新一隨後解釋了凶手的手法，歌劇可以掩蓋被害人被毒針刺中時可能發出的尖叫，而那堆書剛好擋住了被害人在死前痛苦扭曲的臉。平次大笑搖頭，「你這個笨蛋！難不成凶手犯案時，還有必要掩人耳目嗎？你到說說看，到底是怕誰看到？怕誰呢？」
新一笑了，「那個人就是你服部平次，還有毛利叔叔啊。」平次大驚，「怎麼可能呢？」新一肯定，「其實，當時一起進來的柯南和小蘭也都沒注意到，因為凶手就是在大家眼前殺人的。」小蘭發暈，「我們眼前，怎麼可能呢？」
「還好目暮警官你沒讓手下把書搬走。其實凶手采用了一種最簡單的殺人方法，大家當中唯一有能力阻止行凶的人就是千鈞。可惜，千鈞偏偏那時離開了一會兒去了廁所。所以，千鈞回來之後才推斷說死者剛剛死去沒有多久。」平次震驚，「你是說凶手是在我們剛進來趁著大家的注意力都在歌劇上時動手殺人的？」新一點頭，「沒錯，而且就是在大家眼皮子底下堂而皇之地將人殺死，在2位名偵探的面前完成的。」
平次和千鈞都明白過，「凶手不可能是她吧？」「難道說那個人是……」新一點頭，「沒錯，那個人就是進入書房後第一個靠近被害人的村公江太太！」小池文雄有點暈，「太太把老爺殺了？」幸子害怕，「怎麼可能？」毛利偵探終于明白了，「如此說來，被害人當時還活著。」新一給以肯定的答案，「福爾摩斯曾經說過，排除絕對不可能的剩下的再不可能也是真相。房間只有2把鑰匙，一把在被害人身上，已經證明凶手不可能取走。剩下的就只有看似不可能行凶的另一位持有鑰匙的主人。」
一開始的時候村夫人只是用某種藥物讓外交官睡著了而已，然後村夫人就在假裝叫醒被害人的時候將毒針刺了進去。當時沒有人注意到也是很自然的，因為那種安眠藥藥性很強，如果毒針上涂的又是劇毒，被害人就會在被刺之後一動也不動的就被毒死了。村夫人之所以準備歌劇和書，是為了以防萬一。
目暮警官撓頭，「可是，如果從尸體中檢查出有安眠藥的話，這個詭計不就……」平次搖頭，「我們不會發現的，因為我們已經認定死者是在我們進房前遇害的，所以我們一定會以為安眠藥是凶手事先給死者服用，以避免毒針刺中死者時死者會有反抗行為的。」平次有些憤怒，「總之，凶手就是利用不會有人刻意把偵探請來，在偵探眼前殺人的邏輯漏洞來完成的這起心理性密室殺人案件！工藤，這就是你想說的吧！」
新一點頭，「沒錯！多虧了千鈞天生的敏銳直覺，發現死者是剛死不久的，後來才引起我的懷疑……」平次擺手，「別扯這些直覺的事情，現在讓我們看看你的證據吧！雖然我沒有注意到村太太行凶，但我可以肯定她沒有任何拿出毒針的舉動來！」新一笑了，「因為毒針是公江夫人在拿鑰匙開門時一起取出來的，所以沒人會注意到！凶手和死者的鑰匙是同一款式，所以都同樣能夠像貝殼一樣打開，凶器就藏在里面。」
村公江的臉色變得非常難看，目暮警官上前，「夫人，抱歉，麻煩你把鑰匙給我看看！」大家發現里面鑰匙環里有個長形的凹槽，就是存放毒針的地方。這個刻有凹槽的鑰匙環就是證明凶手就是村公江的決定性證據。目暮警官點頭表示明白了，「可是，犯案動機呢？村夫人為何要謀殺親夫？」新一微笑，「如果我的直覺正確的話，動機就應該來自這張照片！千鈞告訴過我一些重要的事情，村夫人年輕的時候與桂木幸子小姐一樣是個大美女……」
目暮警官仔細看了看，「哇，不錯，真的是個大美女！」新一無語了，「拜托，警官，你仔細看看，不覺得她跟一個人很像嗎？」目暮警官醒悟過來，「這個分明是幸子小姐的翻版嘛！」村貴善和桂木幸子一起上前觀看，千鈞笑道，「我早就發現了，除了頭發，幾乎完全一樣了。幸子小姐的頭發是咖啡色的，夫人的頭發是黑色的。」
村公江開口說話，「當然很像了，因為我是幸子的親生媽媽，女兒當然會繼承母親的容貌。」這句話把所有人都雷到了，連幸子也目瞪口呆。原來，桂木幸子是村公江跟前夫山城健二的親生女兒，20年前村動為了排除異己，伙同其父村利光陷害公江的前夫貪污瀆職，同樣是外交官的山城建二，就此入獄死亡。村動早就垂涎公江的美色，在公江遭遇家庭劇變時候，女兒幸子也被山城家的親戚強行帶走。公江當時孤苦無依，精神狀態都陷入崩潰。村動乘虛而入獲得了公江的芳心，並跟原配妻子離婚。公江相信了他的花言巧語，就嫁給了這個惡魔般的男人。當村貴善拿來女友幸子的照片說是要結婚時，公江見這個女孩跟自己長得很像，認為是個巧合，覺得挺有緣分，因此開始非常贊同這門婚事。但是，丈夫村動看了之後大發雷霆，堅決反對這門婚事。公江逼問之下，村動激動萬分，說出了當年的真相。
公江冷笑對村利光道，「當年的陰謀你也有份，不是嗎？」村利光跪在地上愧疚萬分，「對不起，公江！當年阿動的勢力還不夠，如果沒有我幫忙，他也不能成功地陷害山城，這些年來我一直在懊惱懺悔，希望能做些什麼贖罪……」目暮警官明白了，「原來如此，你為了彌補過去犯下的過錯，才故意跳入公江太太布置好的陷阱中，打算代她入獄。」助手警官上前給公江戴上手銬，公江冷笑，「你現在想彌補又能做些什麼呢？山城早在15年前就已經臭名昭著地在獄中離開人世了！」
幸子剛剛跟母親相認，就不得不面對分離，痛哭失聲。毛利偵探也明白了，「原來你擔心幸子真的會嫁入村家，擔心人們發現你們是母女，鬧出母女同嫁入一家的笑話。所以態度發了改變，不惜扮演一個惡婆婆的形象，故意處處刁難幸子。」公江點頭，臨走時拜托貴善照顧幸子，因為從這層關系上來講，貴善和幸子還算是兄妹。村貴善向繼母表示，自己會照顧好幸子的。目暮警官見毛利偵探完全成了擺設，大為惱火，暗自慶幸多虧了新一及時趕到給自己掙回了面子。千鈞走過去低聲叮囑目暮警官，讓他不要把新一出現破案的事情泄露出去，目暮警官笑著表示明白，「新一還在隱藏身份破解那個大案子吧！」大家都離開送公江去警局，只剩下平次、小蘭、千鈞和新一四人。
平次嘆息，「原來她之所以殺人，全是為了要讓女兒獲得幸福，順便替前夫報仇，我說得沒錯吧，工藤！」新一不停地咳嗽，千鈞在旁邊扶著他，小蘭和平次都吃了一驚，新一急忙說自己只是有點感冒。平次奇怪，「你怎麼突然趕到，又對事情完全了如指掌？你不會就在附近吧？」新一笑著解釋，「當然是千鈞通知我的，他說有個大阪怪偵探前來挑釁，讓我趕緊回來一趟。」
小蘭大怒，「你又在騙人！你跟千鈞總是串通好了撒謊騙人，從小學開始就這樣！平次說的沒錯，為什麼你在電話里面從來不問我過得好不好？其實你一直在我身邊對不對？你一定在附近暗中偷窺我，然後嘲笑我，看我的笑話！為什麼，你為什麼那麼殘忍？」小蘭已經泣不成聲，「你怎麼可以這樣……我是那麼……」新一微笑，「你忘記了，我可是個偵探。只要听到你的聲音，我就知道你大概過得怎麼樣！」千鈞補充，「哈，小蘭，你忘了最重要的事情，新一還在你身邊安插一個眼線哦！你的一舉一動他都了如指掌！」小蘭驚訝，「你說的是……」新一暗自責怪千鈞多嘴，「就是那個戴眼鏡的小鬼了，我答應教他偵探技巧，所以他會把自己每周寫的日記電郵給我，他那麼粘你，所以你的情況寫的最詳細了……」
小蘭的臉立即紅了，這次完全相信了，「果然是柯南，老是喜歡玩偵探游戲。真是的，你怎麼可以利用一個孩子做這種事情……」新一不停地咳嗽，小蘭想起醫生還在，就跑出去找醫生。新一吐氣總算把問題解決了，平次苦笑，「原來一開始我的推理方向就錯了。這一次我可是輸得心服口服啊！工藤，你不愧是平成年代的福爾摩斯！推理能力的確高我一籌。」新一搖頭，「你錯了，推理是不分輸贏高低的，因為真相永遠只有一個，無論用什麼方法找到真相都是可以的。」
平次很是震驚，這次的打擊有點大了，自己興沖沖而來，最後卻慘淡收場。千鈞笑道，「平次，你也不要氣餒啊。失敗了也不要緊啊，關鍵是要吸取教訓。我想，當年德川家康三方原大慘敗的歷史故事你也知道吧，然而他最終還是成為天下人，達成了自己的理想和目標。」平次點頭，身為大阪人，他當然知道這個戰國歷史上的經典戰役。
三方原之戰，當時德川家康意氣用事，不停手下勸阻，會合了織田信長的援軍，意氣風發地去跟名將武田信玄進行野戰，結果中了「甲斐之虎」的計策，在戰國最強兵團面前，被打得落花流水，幾乎全軍覆沒，家康靠手下替死才僅以身免。家康逃回來後，就讓畫師將自己戰敗的夸張丑態做成畫像，掛在自己的書房里，讓自己天天面對這幅畫像，提醒自己不可重蹈覆轍。從那次戰役後，德川家康變得冷靜謹慎凡事謀定而後動，就很少再打敗仗了。一直到他成為天下人，他都牢記著武田信玄給自己上的這一課。
平次恢復了正常，「說的對，我就是太在意輸贏了，才會不夠冷靜。」新一的情況越來越糟糕了，千鈞大為慌張。平次也覺得有些不對，「喂，工藤，你真的只是普通感冒嗎？不會是肺炎吧？」這時新一的心髒再次疼痛起來，渾身發熱，骨頭好像要融化了一樣，他覺得自己又要變回柯南，「可惡，我又要變小了嗎？好不容易才變回來的，我不想再變成孩子模樣的柯南！」千鈞急忙扶著他向外面走去，二人走到樓梯附近，踫到小蘭帶著醫生上來。小蘭很生氣，「新一，你是病人怎麼到處亂走呢？千鈞，你在干什麼嘛，還不扶他去屋里躺著？」
新一覺得小蘭的樣子越來越模糊了，千鈞暗叫不好，急忙說新一要去廁所，攙著新一跑到廁所里面。小蘭無奈，只好氣呼呼地等在樓梯口，她總不好意思跟著去男廁所。新一想要跟小蘭表白一下，掙扎了一會兒，慘叫一聲，無奈地變回了柯南。小蘭急忙跑到廁所門口，向里面大喊，千鈞匆忙給柯南換好原來的小孩衣服，打開門抱著柯南一起出來。小蘭見到柯南從里面出來，很是奇怪，「柯南，你跑到哪里去了？害我找了你大半天！」柯南支支吾吾地解釋，小蘭也沒心情听，「千鈞，新一跑到哪里去了？」千鈞只好道，「他剛剛接到委托人的緊急電話，換了衣服，從大門跑出去了。」
小蘭氣得鼻子都歪了，「真是的，怎麼又跑了？明明身體還沒好，真是氣死我了！」千鈞急忙安慰，「看上去嚴重，但只是感冒了，過幾天就沒事了……新一叮囑過，他出來破案的事情，讓大家別嚷嚷，他在處理些隱秘案件……」小蘭無奈，只好點頭。柯南卻暈倒在地，把二人都嚇了一跳。醫生過來，進行了急救，表示沒有生命危險，只是發燒的厲害。在送柯南回到事務所後，千鈞不放心，又讓淺井成實親自過來一趟。成實檢查後，發現柯南的燒還沒有退，又急忙給柯南輸液打針，埋怨毛利大叔沒有照顧好柯南，小蘭覺得都是自己失職，非常內疚。
尾聲，村公江因為前夫報仇謀殺現任丈夫村動，被法庭判處5年徒刑。村利光親自出面澄清了當年陷害山城健二的事實，山城健二這才沉冤昭雪，政府相關部門的人員受到懲處，法庭裁定政府部門賠償山城健二之女桂木幸子二千萬日元（折合人民幣大約160萬），村利光也被判入獄1年。工藤新一破獲該起外交官殺人案件，警視廳給以b級獎勵，當然名義上還是給了千鈞。報紙上對這件案子進行詳細報道，不過，沒有提到任何有關工藤新一的事情，黑衣組織自然也就不知道工藤新一依然活在世界上。
柯南在小蘭的精心照顧，成實的細心治療下，在昏迷一天後醒過來，在三天後大致恢復了健康。在此期間，千鈞親自將平次送上新干線列車，平次也順利回到大阪，還打電話來約新一和千鈞去大阪玩。柯南開始思索，「我為什麼會變成原來的高中生樣子呢？」柯南終于想明白了問題所在，關鍵就在服部平次帶來的那瓶中國白干上。柯南急忙從床上跑下來，看到小五郎趴在桌上呼呼大睡，旁邊就放著那瓶白干酒。
柯南大喜過望，「幸好叔叔還沒喝掉，還剩下這麼多，只要都喝下去，就能變成原來的樣子了。」柯南偷偷拿了個杯子，到了一杯酒，剛要喝，被小蘭發現了，將杯子搶走，「柯南，你在喝什麼啊？我的天，你真的偷酒喝。不是告訴過你，小孩子不能喝酒嗎？難道你想長大後變成爸爸那樣嗎？真是的，都是那個服部平次，居然給你這個小孩子喝酒！你想喝酒的話，等你成年後再說吧！」柯南暗道，「快還給我，笨女人，我已經是高中二年級的學生了！不對啊，今年17歲，男生要到18歲才算成年……」小蘭抱怨柯南就是頑皮，將整瓶酒放到櫥櫃的最高處。
柯南暗道今天肯定不行了，等以後晚上偷出來喝吧。小蘭笑著告訴他，偵探團的3個同學來看望他，讓他快去換衣服。原來，小朋友們來找柯南一起補全因為生病而耽誤的讀書筆記。現在柯南的心思完全不在這里了，暗道又是這群麻煩的家伙。柯南只好在步美的催促下穿好衣服跟大家一起出去。
在大街上，步美笑道，「柯南因為感冒請了3天假，我們都很擔心啊！」元太背著手，「真好啊，可以不用上學，我也想感冒……」光彥笑著說元太是不可能感冒的啦。步美好奇問光彥為什麼這樣說，光彥笑道，「人們都說傻瓜是不可能被傳染感冒的。」元太火冒三丈，胖揍了光彥一頓。柯南抱怨自己又變成了這樣，「對了，我為什麼要跟你們一起去圖書館呢？」步美提醒，「你忘了嗎？只有你的寒假作業沒有交啊？所以我們一起來幫你出主意，好寫讀書筆記啊！」元太和光彥一起響應，「呵呵，我們可以讓怪哥哥開車送我們去圖書館，晚上讓他請我們吃一頓大餐！」
柯南好笑，步美應該是真心來幫忙的，光彥和元太只是來陪步美的吧，順便宰千鈞一頓！其實有步美陪著也挺有意思，光彥和元太這兩個喜歡惹禍的家伙跟來干嘛！算了，將就一下，那種酒可以讓自己變回高中生，說不定與他們在一起玩鬧是最後一次了，以後應該不會在有這樣的機會了。