大野承认自己对南条怀恨在心，但有一个人比自己更恨南条，“她就坐在那里。”大家一愣，大野指的竟然是吉野里美。原来，里美和北野是一对恩爱情侣。南条御幸也不知道这件事情，“是真的吗，里美？”里美点头，他们以前的确是男女朋友，并且率属于同一家经纪公司，里美当时是个不出名的女特技演员，“当年的事情只是场意外，我没有因此怀恨南条先生。”小兰她们4个一起作证，“在南条先生被杀的时候，吉野小姐一直跟我们一起站在大楼前面。”
摄影工作人员说起他们拍到死神阵内的样子了。目暮大喜，让马上拿来看看。御幸说6楼就有放映机，里美说马上去准备一下。柯南还是想不通，“为什么凶手在公园让大家故意看到自己呢？”千钧低声道，“不是调虎离山吗？凶手是不是有个同伙？”柯南摇头，“窗户的影子就更奇怪了，这其中一定有特殊的缘故。”下面突然传来枪响，大家大惊。
小五郎和目暮、柯南跑到电梯前，毛利按动电梯，“快点上来！”千钧大怒，“猪啊，走楼梯不是更快吗？”说完带头向下跑。大家赶到楼下，发现里美跌坐在地，说死神阵内跑出去了，大家大吃一惊。千钧急忙顺着楼梯追了下去。然而，让千钧想不通的是，死神竟然消失了，楼前负责封锁的警察都说没有注意到有人跑出来，他们都盯着外面的人群。
里美说她到了6楼的办公室后，碰到了躲在里面的死神，他开枪后逃走了。千钧抱怨，“目暮警官，你的人是怎么搜索的？案发都过了1个小时了，竟然还让凶手藏在房间里。”目暮有些尴尬，这些机动队员真是粗心。柯南更奇怪，“凶手是怎么躲过警察搜查的，他为什么要向里美开枪呢？这不是故意引起警方的注意吗？悄悄逃走不是更好吗？”
登米鉴识过来报告，现场查验完了，但没有发现任何枪弹痕迹。目暮头疼，如果凶手已经逃出去了，那可就很难抓回来了。电视台工作员准备好放映录像了，大家一起观看。柯南发现放映机下面有个磁带还是温的，而且没有倒到最后。里美将磁带拿走，“柯南，这个可不能随便乱碰啊！”柯南装可爱，“对不起。”
但实际上柯南猜到了凶手使用的方法，又跑到7楼仔细观看了所有的传真信件，“凶手就是那个人。”小五郎大怒，“柯南，你不要在这里到处乱晃！”柯南让小五郎仔细看传真件，毛利低头，觉得没什么异常，柯南笑着发射了麻醉针。于是，沉睡的小五郎出现，柯南让千钧准备好后，就打电话告诉目暮凶手还没有消失，“她从一开始就不在那里。”目暮糊涂了，“这到底是什么意思？”
毛利解释，其实大家在楼外跑时，南条隼人已经被凶手杀害了。目暮反驳，“柯南不是看到了7楼的人影吗？”“那是凶手故意设计的手法，我马上示范给大家看。请大家马上到7楼来。”大家到齐后，千钧开始按照毛利的指示演示手法
首先，凶手将南条隼人杀害，将房间的灯关掉。再用绝缘胶带从窗户下方，贴出一个看似黑影的纸人。接着再利用钓线将电梯内侧上方跟外侧电梯门之前的空隙绑紧，然后把钓线拉到房间，环绕日光灯开关上，再将钓线扯到窗户上的绝缘胶带，绑住胶带的最后一个环。接着不管谁要到这个现场来，在1楼按电梯的话，电梯就会下去，利用钓线扯动开关打开日光灯，外面的人就看到了窗户的人影。随后，窗户上的人影也被线扯走。在外面的人看，就好像一个人倒地消失一样。胶带被线拉到电梯前，钓线断了，纸卷就留在上面。
小雅问，“大叔，那我们在楼下一起听到枪声又怎么说呢？”小五郎道，“枪声是事先录在录音带上的声音。”凶手用装了消音器的手枪杀死南条后，再做好刚才的电梯手法，利用逃生梯走到6楼，这个时候才将录了枪声的录音带，放进录音机播放。目暮点头，“的确，从大楼下面听起来，是搞不清楚枪声从哪个楼层传出来的。”
这卷有枪声的录音带大概有15分钟的部分是空白状态，凶手就是利用这段空白的时间，打扮成死神阵内的样子出现在公园里，再将大家引到大楼前，假装跟大家巧遇。这样就为凶手制造出一场听到枪声的不在场证明了。目暮打断，“等一下，毛利老弟，这么说这个凶手是……”“没错，我们之中能够设计这套手法的只有吉野里美小姐，只有你一个人！”
大家都很震惊，毛利叹息，“吉野小姐，你这个手法有很多破绽，不仅留下了很多证物，事情能够这么成功有一多半是运气不错。首先，你扮成死神阵内远远出现在大家面前时，小兰她们4个被吓倒了，拖了千钧的后腿，否则你可能已经被他抓住了。其次，你这个手法必须要大家一起乘电梯上来，如果当时千钧不是守在大楼出口的话，他会在大家等电梯下来时沿着逃生楼梯跑上来，那么你在7楼的所有布置就都白费了。或者当时大家不乘电梯，而是有人走楼梯的话，结果也是一样的。”
千钧反对，“大叔，凶手不一定是吉野小姐吧，大野导演也有可能啊。再说，我们还一起听到了第二声枪响呢！里美小姐没那么笨吧？何必画蛇添足来这么一枪呢？”毛利摇头，“第二声枪响不在她计划之中，而是意外。”因为里美忘了，那个自动回带的按键没有按掉。在她的计划中，原本录好的是一卷60分钟录音带，所以在案发一个小时后，大家才会听到同样的枪声。那时候里美刚好到楼下，去准备放映机，顺便把电梯的钓线取了下来。但是枪声突然响了，里美在惊慌之下将录音带藏了起来。还没等收拾利索，千钧就带头冲到跟前，她不得不撒了个拙劣的谎言，所以千钧怎么追赶都追不上死神，而鉴识人员也找不到枪弹痕迹。
千钧苦笑，看来除了里美不可能是别人了。吉野里美进行最后的垂死挣扎，让毛利侦探拿出证据来。毛利侦探请目暮警官仔细看看那些传真稿件，“其中一页应该沾上了一点痕迹。因为里美小姐行凶时，这些传真正一份份地传进来。”目暮警官发现其中一页沾有血迹，“真是的，毛利老弟，这么重要的证据，你应该早点告诉我啊！”而这个传真稿件上标明的时间才是真正案发的时间，9:59分。大家在楼下听到枪声时，大概是10:15分，其实在那之前的15分，南条已经遇害了。
“还有你从柯南手中拿走的录音带，里面应该录有枪声才对。死神阵内出现在公园，能敏捷地摆脱大家，也只有动作片女演员出身的你，才能做到。”事已至此，吉野里美承认了罪行，动机是为男友北野广之报仇。当年的事情并不是意外，里美看到了北野的日记，知道他即将取代南条，接任第二代死神阵内。
为了查明北野的死因，吉野忍辱负重进入了南条的公司。大概在1个月前，南条喝多了，在车上搂着吉野里美，说出了当年的真相。南条隼人为了防止被取代，故意让替身演员那天不要去拍摄现场，又在越野车上动了手脚，取走了前轮的铆钉，导致了北野广之的死亡。里美寄出恐吓信，是想利用媒体做不在场证明。她故意骗南条说，可以同时为电影做宣传，南条就欣然答应了。
小五郎清醒过来后，目暮警官已经给大家做好了笔录。千钧急忙过去，提示了刚才破案的大致经过。毛利大为欣喜，大家一起来到外面，相送吉野里美。临上警车时，里美回头说，“死神阵内对阵名侦探毛利小五郎，看样子死神阵内完全败北。”小五郎哈哈大笑，“这是当然了，在毛利小五郎的字典里，没有无头案这个名词！”毛利吐着舌头哈哈大笑的丑态让记者们拍个正着，小兰皱着眉头抱怨，静杨她们都娇笑，“这才像大叔的作风！”柯南低声道，“每次都是谁帮你的！”千钧也道，“你的字典里，都是吹牛这个名词吧！”
尾声，吉野里美为男友北野广之报仇，杀死南条隼人，被法庭判处3年徒刑。南条杀害北野的真相也公布了，但南条已死，法庭不再追究。整个案子中，受伤害最大的是南条御幸，她的丈夫被自己最信任的朋友所杀，这个打击相当大。毛利小五郎破获死神阵内杀人事件，警视厅给以B级奖励。毛利侦探再次名声大震，成为报纸电视的风云人物。