果然，大叔開始頭昏了。千鈞急忙下去將其扶上來，讓毛利坐在池子旁邊，小蘭拿著單子給他扇風，「真是的，每件事情都不知道節制！」小五郎依然嚷嚷著好難受。柯南批評連續泡2個小時溫泉，當然會難過，還要一邊喝酒，不頭昏才奇怪呢！梅琴有些擔心，「毛利先生，你不要緊吧？」小蘭哼了一聲，「他只是有些頭昏，有什麼要緊，休息一下就沒事了。」大家說話間，阿保走過來，梅琴問起畫丹頂鶴的事情。阿保打開寫生冊，里面畫了很多丹頂鶴的素描。
梅琴與小蘭一起稱贊阿保畫得很好，千鈞和柯南看完卻有些疑惑。阿保跟大家閑聊幾句，也回去了。走到町田宅附近時，阿保看見律師山上龜夫開車上來。山上龜夫禿頂，戴著眼鏡，今年58歲，留著小胡子。阿保就請山上律師過去，大哥修造正等著呢。二人從窗戶前經過時，發現玻璃碎了。二人從窗戶向里面看，發現町田修造胸部中箭倒在血泊中。二人大驚，急忙向房里跑去。阿保發現門被反鎖了，對門的則子也開門出來詢問。
阿保大吼，「大哥被人用箭射死了！」則子大驚，「不會吧？」阿保破門而入，三人發現修造靠在沙發上，一動不動。則子驚叫，「爸爸！」阿保急忙拉住她，「不可以踫他！」則子也著急，不知道阿浩在哪里。阿保將其推到門外，「快點冷靜下來，你听我說，你先去找阿浩，我到溫泉那里通知毛利先生。」則子離去了，阿保又讓山上律師去用玄關的電話報警。律師也匆忙去了。
千鈞和毛利等人匆忙趕過來，千鈞暗道有毛利叔叔和柯南在肯定會出事啊。小五郎檢查過後，判斷箭是從外面射進來的。當時，房間的門是反鎖的。阿保肯定這一點，大哥修造一般在下午1點到4點看錄影帶，那些都是死去的町田夫人的帶子，所以修造不允許任何人打擾。千鈞也明白了，「所以窗子上才會裝上霧玻璃。」後來，修造逐漸從悲痛中恢復，為了能隨時看到丹頂鶴，就決定裝上透明的強化玻璃。
柯南發現靠著牆壁的那塊強化玻璃上有個小傷痕。千鈞判斷箭是從破碎的窗戶射進去的，柯南卻發現窗下的玻璃碎片排成一條直線，千鈞疑惑，「似乎是被什麼格擋了一樣，真是奇怪。」柯南還發現地板上有個小洞，二人更是納悶。則子匆匆跑回來，她到處都沒有找到阿浩，而且姐弟二人開來的車子也不見了。小蘭記起來，快5點的時候阿浩開車出去了，梅琴也證實這一點，「他的神色看起來有些緊張。」小五郎覺得太可疑了。
柯南又在死者的胸口血跡上發現有一些煤灰，就到壁爐下查看，的確有一些煤灰被蹭掉了。壁爐里還有一個沒燒過的小木塊，千鈞疑惑，「難道凶手是從煙囪下來的嗎？」二人商量之際，小五郎走過來教訓柯南，「我說過多少次了，不要在犯罪現場亂走！千鈞，你也一樣！」千鈞只好道歉，小五郎將柯南毫不客氣地扔了出去，柯南跌坐在地上暗自生氣。
北海道的警察很快到了，還將阿浩帶了回來。為首的蝦夷松警官是個禿頭中年刑事，原來阿浩自己去警局自首，說用弓弩殺害了父親。蝦夷松警官不認識毛利偵探，毛利小五郎報上名字，蝦夷松卻從未听說過，小五郎抱怨自己的名聲還沒傳到北海道。千鈞也上前出示了東京警視廳的特別協助證件，蝦夷松表示認可，請千鈞和毛利一起幫忙調查案件。柯南低頭思索，「太奇怪了，是哪里不對勁呢？」
檢查完尸體後，警方的其他人員將死者的遺體抬走了。阿浩苦著臉辯解，「我沒有真的想殺他，只不過想嚇他一下。我真正的目的是想射房間里的丹頂鶴標本。」阿浩希望恐嚇老爸讓他不要把財產都捐給村子，所以就從倉庫將弓弩帶走了。阿浩從窗外偷看時，發現父親正在看母親留下的錄影帶，為了射到丹頂鶴，阿浩就退了2步射箭，結果悲劇了。陳述完後，阿浩依然辯解，「我一開始也不願意這麼做的，可是大姐堅持要我這麼做。」則子大驚，「你在胡說什麼，根本沒有人讓你去殺爸爸！真有的話，阿保叔叔才最有可能。」
阿保急忙道，「則子，我可從來沒有說過讓阿浩去嚇唬大哥這樣的話。我想你一定是誤會了。」柯南發現阿保的後兜里有一根羽毛，但不像是丹頂鶴的。柯南翻看修造留下的鳥類記載書籍，找到了答案。但這根本不夠，千鈞不知道柯南又在搞什麼鬼。柯南覺得千鈞的隨口推理可能是對的，屋子里也有個天窗，可以到達煙囪那里。千鈞就帶著柯南輕松地溜了上去，雖然知道千鈞的厲害，柯南依然苦笑，「你真是個怪物！」千鈞大笑，「一般一般，全國第三！」
柯南手持手電筒在上面檢查完煙囪後，找到了證據，真相只有一個。丹頂鶴的素描，強化玻璃的傷，排列成直線的玻璃碎片，暖爐里的木片，一切都有某種關連。凶手並不是阿浩，而是另有其人。千鈞也覺得，阿浩隨便射箭，就擊中死者的可能性的確不大，除非他經過專門的訓練。同時，阿浩依然在向蝦夷松警官陳述情況，希望警官能夠相信他。蝦夷松警官對這個殺害父親的人厭惡的很，打算請他到警局說話，「我會慢慢听你說的。」蝦夷松還請則子一起過去，「我們懷疑你有教唆殺人的嫌疑！」則子自然不滿。
蝦夷松見案情已經明了，「這樣可以了吧，名偵探先生！」小五郎大笑，「當然了！再怎麼說他本人都已經自首殺人了！」話音剛落，沉睡的小五郎出現了，「蝦夷松警官，麻煩你先等一下！其實阿浩根本沒有殺害町田先生！」蝦夷松不滿，「你在說什麼，他自己都已經承認了！」「那麼阿浩在用箭攻擊的時候所打破的玻璃碎片，你要怎麼解釋呢？」蝦夷松不明白這跟案子有什麼關系。
毛利問，「你不覺得事情很可疑嗎？弓箭既然是從外面射進來的，玻璃碎片竟然會排出一條直線。」蝦夷松自作聰明，認為是外行人破壞了現場，「這里原本放了些什麼東西。」小五郎道，「對了，那里原來放著一塊強化玻璃。」千鈞指了指旁邊的玻璃，然後過去將起斜靠放回到窗戶下，擺成第一次進屋里時的樣子。小五郎開始解釋，阿浩從外面射箭，然後打破的玻璃才會掉到地板上面。蝦夷松也明白過來，「等一下，你是說箭射到了強化玻璃上？」毛利肯定，「沒錯，箭打到強化玻璃上後就射落在地板上。」不過，因為強化玻璃是透明的，阿浩從外面看時沒有注意到這一點。
蝦夷松急忙問，「那射到死者胸口的那一箭是怎麼回事？到底是怎麼進來的？」「那是從暖爐里面進來的。暖爐里的煤灰都已經掉了，那是因為弓弩被設定在那里才會把它們磨掉的。」蝦夷松不明白，從這里面要怎麼發射呢？柯南將木塊遞給蝦夷松，這是在暖爐里發現的。大家都糊涂了，不知道這是怎麼實現的，這也是千鈞最不明白的地方。毛利偵探開始推理凶手的手法。
首先，凶手在暖爐里設置弓弩扳機的附近，夾進一個綁著細線的木塊，接著又用一條橡皮筋綁著木塊加以固定，接著就把綁著木塊的細線，透過煙囪通到外面。而這個牽著這條線的凶手，就從天窗視察房間的狀況，確定死者是否像平時一樣坐在習慣位置。然後配合阿浩發射弓弩的時機，就趁機拉開手中的線，于是這枝箭就射到町田先生的胸部。煙囪里面一定還留著那條線的痕跡，不過，那支箭上應該沾有煤灰才對。「我想經過鑒定，一定可以得到確認。」
大家都明白了，蝦夷松也認為這應該是一起計劃性的謀殺，毛利肯定，「而且是一起非常細密的計劃性謀殺。」蝦夷松也不是完全笨蛋，「那麼事後將強化玻璃移開的人，以及將弓弩取走的人就是凶手了！」毛利也肯定這點，當時阿浩去警局自首了，所以不是凶手。把當時這個形同密室的強化玻璃移開，並取走弓弩的人就是町田保。蝦夷松記得當時有3個人進入現場，強化玻璃放在窗前一定有人注意到才是。
毛利搖頭，「你錯了，當時沖到凶案現場的人，一打開門所見的只有被害人。阿保只要將他們推到走廊，他們就絕對不可能對房間的狀況有印象。」當時阿保分別給了則子和山上律師指令，讓他們離開了現場。然後，他急忙進去將玻璃移走，消除弓弩的痕跡。「至于他殺害町田先生的動機，我猜測是借錢被拒絕的關系。」梅琴也記得，修造批評他們總是提到錢錢錢的，當中也包括弟弟阿保。所以阿保才故意將阿浩他們姐弟叫到這里來，設下這個陷阱。只要利用遺產問題為他們姐弟設下一個殺人罪名，他們繼承龐大遺產的資格就自動消失了。
阿保很囂張，「不好意思，毛利先生！我在大哥被殺時在喂食場畫丹頂鶴呢！」說著話他還拿出素描來作證，毛利冷笑，「我之所以對你產生懷疑，就是看到你拿的這些畫。」千鈞也笑了，「白痴，你不知道嗎？丹頂鶴與其他鶴不同，它的尾巴根本不是黑色的，黑色的只有翅膀頂尖的部分，尾巴是白色的。它的翅膀合上的時候，給人造成錯覺尾巴也是黑色的。但是阿保先生，你的畫里，那張丹頂鶴飛翔在天際的素描，鶴的尾巴依然是黑色的，這就太奇怪了！」梅琴和小蘭也都回想起來，的確如此。阿保的頭上都是冷汗，毛利指出另外一個地方，丹頂鶴睡覺的時候，會朝著上風的地方站。但是在阿保的畫里，它們卻是朝著下風的方向站立睡覺的。
因為阿保根本不是在喂食場畫的丹頂鶴，而是在這里對著房間的標本畫的，而且在幾天前就畫好了。為了證明自己所拿的是空白的素描本，阿保還特意打開讓大家看了看。阿保露出厲色，「那又怎樣？也許我畫丹頂鶴不小心畫錯了，但你不能說我不是在喂食場畫的。你根本沒證據。」千鈞笑了，「我記得你今天去溫泉的時候，不小心將素描本弄掉了吧？柯南就在那時候湊巧接到了畫本，然後交給了你。所以那本素描本上可以查出柯南的指紋才對。但是你手上現在這本，我看根本沒有吧？」
阿保垂死掙扎，「那是因為我見它髒了，就把它擦了擦！」千鈞大怒，到這份上了還不肯認輸，小五郎冷笑，「沒關系，這不是決定性證據。證據是你褲子後面口袋里的羽毛。」那不是丹頂鶴的羽毛，而是在煙囪上築巢的候鳥的羽毛，那是阿保在收回那條線時，不經意將其順手夾進口袋的。除此之外，那個口袋應該還有煤灰的痕跡。阿保終于嘆氣認輸了，「竟然有這種事情，想不到我的畫反而讓你開始懷疑我，看樣子我這個人還真是沒有畫畫的才能啊！大哥他說的沒錯，我的觀察力的確不夠，我終于明白了。」
蝦夷松將其押上警車，並對毛利偵探再三表示感謝。小五郎醒來後，大家都大為佩服，尤其是梅琴雨音，她還是第一次近距離看到沉睡小五郎的精彩推理。小五郎從千鈞嘴里知道了大概的經過，就開始自吹自擂起來，順便向梅琴大獻殷勤。梅琴假裝接受，還故意打擊千鈞是個笨蛋偵探，只有跟在毛利偵探後面配合打下手的份。千鈞有些無奈，柯南也苦笑，我們的犧牲造就了名偵探毛利小五郎的威名啊！
尾聲，町田保為謀遺產殺害其兄町田修造，嫁禍給佷兒町田浩，被法庭判處13年徒刑。毛利小五郎因破獲該起白鶴報恩謀殺案，北海道警署給以b級獎勵。町田修造的遺產，由于還沒有立下捐獻的遺囑，由他的子女町田浩、町田則子平分繼承。經過這件事後，這對姐弟幡然悔悟，對自己以前的所作所為感到非常愧疚。
不久，毛利三人和千鈞他們也都回到東京。這天，千鈞和梅琴一起到毛利偵探事務所拜訪，正踫到毛利提到這件事。報紙上，已經登載出來，町田浩和町田則子繼承了其父的遺志，成立了候鳥保護財團。小蘭和梅琴大為贊嘆，認為他們已經開始為保護動物盡心盡力了，千鈞撇嘴，「何必呢，人都照顧不了，還去照顧動物……」他的這種言行，自然遭到梅琴的鎮壓。毛利偵探感慨說，「三個億啊，真希望我能變成丹頂鶴接受他們的照顧。」柯南嘲笑，「這個臭老頭，老毛病就是太陽從西邊出來也改不了。」千鈞好笑，「果然是大叔的風格！」