柯南的表现让小林洋介和宫本由美都大为钦佩，毛利侦探身边的孩子都如此了得，果然名不虚传。小五郎却很生气，让柯南闭嘴。千钧也认为医院里肯定有注射器和氯化钾这些东西。泰三称赞柯南懂得真多，柯南急忙说自己一直很喜欢化学，千钧也笑着说这个小鬼最喜欢侦探游戏了，大家这才释然。
小林警官说注射器没有找到，柯南插嘴说这次事情应该是谋杀，而不是意外或者自杀。毛利侦探很生气，抓起柯南将其扔给小兰，“看好他，老给我捣乱。”小五郎判断是一起强盗杀人案件，因为死者钱包里面的钱都不见了。千钧也发现内海的右手弯曲骨折，毛利认为是凶手要抢钱，死者拼命抵抗造成的，强盗一怒之下将内海杀死了。千钧疑惑，“不对啊，毛利叔叔！如果是这样，凶手何必再注射针剂把被害人杀死啊？”小五郎不屑，“你这个糊涂小子，不要干扰我办案啊！强盗可能学过医学上的注射方法，故意用此来伪装成内海是意外身亡的……”
漂亮的铁路销售小姐提到，内海向她购买饮料是10:50，当时快要抵达花镇车站，内海是最后一个下车的人，他用带来的大笔硬币来付账，销售小姐还找给他一些零钱，当然也是一些小额硬币，当时内海的确是一个人在座位上。满身珠光宝气的贵妇人声称，在下车时，她看到内海身边有一个穿着深蓝色外套戴着太阳眼镜留着胡子的男人，神秘男子很快就离开了。小林警官由此判断行凶时间是在10:50至10:53之间。
柯南发现伊达的外套是双面穿的，里面颜色正是深蓝色。他的扣子之所以快掉了，是内海临死前抓的，所以他会擦拭纽扣的表面，是防止留下指纹。伊达把内海的手掰开，才导致内海的手指出现弯曲骨折。柯南只是奇怪，伊达是怎样把另一辆列车上的人杀死的？
小五郎坐在椅子上打哈欠，柯南询问为何停止工作了，小五郎道，“当然了，强盗的手法已经破解了，名侦探的工作也结束了。”千钧忍不住问，“毛利大叔，你再想想，真的是强盗杀人案件吗？”小五郎笑着说当然是了，柯南认为肯定不是，小兰问柯南为何这么肯定，柯南指着那位贵妇人道，“那位目击的阿姨看上去不是更有钱吗？当时她就坐在死者附近，为什么凶手不攻击这个阿姨，反而选上那位叔叔，那不是更危险吗？”由美大声赞叹，“柯南，你真的好厉害，非常有道理啊！”小兰也说的确很奇怪。
千钧发现那位佐藤医生一直在擦汗，毛利侦探上前询问，“佐藤先生，你是否知道什么隐情？”泰三结结巴巴地说，“我怎么会知道……”伊达冷笑，“算了，你就说了吧，没关系的。内海昨晚跟我在旅馆大吵了一架，警方迟早会知道的。”二人吵架的原因是一件无中生有的中伤事件，伊达如此解释，“其实收受回扣的事情我根本不知道，真是伤脑筋啊，你们不会在怀疑我吧？”
小林警官说，“不会啊，你跟死者不在同一列车上，当然不可能行凶的，这些人都可以证明。”柯南询问泰三，“佐藤叔叔，你为什么要搭乘汤之山线列车而不是花镇线列车？”泰三笑着说，“其实无所谓，主要是伊达已经替我买好票了。”千钧疑惑，“你们感情这么好，之前在电车上为什么吵架呢？”泰三笑着说，“我想把车票钱还给伊达，可是伊达说什么也不收。我要把钱硬塞给他的时候，他就生气了，后来就去了别的车厢，那会儿还真是伤脑筋啊！”
柯南判断伊达的所有行动都是有预谋的。柯南询问由美，知道汤之山线电车跟花镇电车中间交叉的站点只有水之川车站，花镇电车到达水之川的时间是10:30，汤之山线电车是五分钟后，花镇电车当时已经离开了才对。柯南的推理陷入死胡同，千钧拿起手机跟静杨打电话，“是啊，碰上柯南跟毛利叔叔，出了人命了，我们要晚点才能回去了。”
柯南恍然大悟，凶手可以利用手机。小兰突然惊叫起来，“糟了，园子托我在温泉街买的纪念品，我都忘在电车里了。”由美道，“那赶快跟电车车长打电话，让他们晚一点发车吧……”打完手机后，小兰匆匆跑过去取东西。柯南完全明白了，原来是凶手也是用了这样的借口啊。
柯南趁机把大叔骗到车站的职员休息室，将其麻醉，大叔奇怪，酒还没醒啊，就晕了。小兰跟车长道谢后，听到了喇叭里面传来小五郎的声音，让大家都赶去集合，开始进行推理秀，因为他已经知道凶手是谁了。
伊达气势汹汹地说自己很忙的，小林警官也询问怎么回事，毛利侦探道，“给我15分钟就可以解开案件了。”伊达大笑，“你是说15分钟之内你就能逮捕凶手吗？”小五郎肯定，“你说的一点也没错，伊达医生！”伊达冷笑，“那你的意思是要逮捕我了？”千钧奇怪，“毛利叔叔还没有说你是凶手，你就不打自招了吗？”伊达一愣，“这个……”小五郎冷笑，“没错，凶手就是伊达高志。”
大家都大吃一惊，小兰提出疑问，“伊达医生跟我们在同一列车上，不可能杀死花镇电车上的内海医生啊！”千钧想起来，“在我们上车后不久，我们就没有看到他了。下车后，在花镇站台才看到他的。”小兰点头，“的确是这样，难道他换车了吗？”由美疑惑，“唯一能换车的地方在水之川车站……”小林警官摇头，“不可能的，时间来不及啊！”
伊达嚣张地拿出列车时刻表，说明了两辆列车之间相差5分钟，是不可能的。千钧大怒，“难道花镇线电车不会晚点5分钟吗？”小林警官一愣，“一般情况下，我们这里的所有列车是不会晚点的。等一会儿，我去查一下，如果晚点的话，肯定会有报告送上来……”毛利侦探开口，“不用了，有没有晚点都一样。只要有一部手机就可以做到这种事情了。”
毛利侦探解释，伊达高志提前用手机打电话过去，说自己在花镇线列车上忘了东西，待会儿要过去拿，请他们暂时保管。到达水之川车站前，伊达故意跟泰三吵架，移动到第一节车厢做准备。伊达将外套反穿，戴上墨镜进行伪装，下车后利用月台之间的天桥赶到6号月台上，换乘花镇线列车。花镇线列车为了等失主，就延后5分钟发车。伊达上车后，找到内海，用注射器将氯化钾注射入内海静脉中，将其杀害。在抵达花镇车站后，伊达下车去掉伪装，等汤之山线电车到站后，大家开始下车，伊达故意从后面追上来，让大家以为他落在后面。
小林警官很快证实了，花镇线电车的确因有人要寻找失物延迟了5分钟发车，但最后车长跟乘务员没有找到失主所说的重要东西。伊达高志嚣张地不肯承认，请毛利侦探拿出证据来。千钧想起中途车长检票盖章，“伊达医生，请你拿出汤之山线电车的车票来让我们看看吧！我记得过了水之川车站后，车长才进行了查票的。你没有换乘的话，上面应该有查票的盖戳。”
小林警官要求伊达马上出示车票，伊达装酷说车票自己丢掉了，“你们这么怀疑我，到底是什么意思？我看你们根本找不出证据来，哈哈……不好意思，我不能再陪你们玩游戏了，我忙得很……”伊达拿起包起身离开，千钧大怒，揪住他将其打倒在地，“你装什么傻，你以为你想走就可以走吗？你现在是重大嫌疑人，你不懂日本法律吗？没有负责警官的许可，你哪里也不能去！”