4人上了电车，小五郎却觉得没什么异常，他昨晚睡得很熟。柯南建议，先坐一圈看看。大家来到富士见站，这里距芝浜车站最远。这时，却上来3个捣蛋的孩子，认出了毛利侦探。原来昨晚上3个孩子见大叔睡觉夸张，趁他张大嘴打呼噜的时候将糖果放入大叔嘴里，当时也是8点左右，毛利这才明白糖果的来历。换句话说，毛利真正抵达米花站的时间是9点而不是8点，二人到达海滩大桥是9点半，聊了30分钟到了10点，被叫醒是10:10，也就是说小五郎中间只睡了10分钟。而岛村佐知子偷偷将时钟向前拨了1个小时，这样就利用了大叔为她做不在场证明。
昨晚上，岛村停车到米花中学后门不是为了方便，而是不想引人注意。然后佐知子去杀了室友和美，还故意伪装成强盗杀人。随后，佐知子返回车上时，碰到了毛利。小五郎也想起来，当时岛村一定在处理杀人用的血衣和手套。柯南推测，岛村一定趁着大叔在海滩大桥睡着时，将这些东西处理掉了。车子上的时钟也趁机拨了回来。毛利自然大为恼怒，“竟然敢戏弄我名侦探毛利小五郎！”千钧好笑，“还不是你好色，中了人家的美人计！”
柯南问毛利还有别的什么异常吗？小五郎猛然想起一件事。第三天，目暮、高木、千钧和毛利三人组来到岛村的住处。目暮首先宣布了岛村的不在场证明是不成立的。佐知子一下子就看出了破绽，“那3个孩子的证词是不可靠得吧，也许他们将毛利侦探错认成了别人。”目暮只好点头，上了法庭的确有这个问题。千钧也说，“就算佐知子小姐的不在场证明不成立，也不能证明她杀了竹中和美，这完全是两码事。”
小五郎却说自己有一件关键的证据，他掏出了那只顺走的圆珠笔。岛村佐知子看到这支笔大惊失色，小五郎激动之下不当心撞了头，晕了过去。千钧好笑，急忙示意柯南。柯南无奈，拿出了变声器，开始推理。
前天晚上8点半时，快递员将包裹送到了公寓，睡觉的和美开门，就拿了餐桌上的圆珠笔去签收单。但这支笔却写不出来，快递员就打开看笔芯里面的墨汁，还剩下一点。折腾了一下后，和美就能用它写出来了。快递员离开后，和美将圆珠笔放到餐厅的电话账单上面，就回房间休息了。20分钟后，佐知子回来杀害了和美，圆珠笔不小心掉落在地上。佐知子误以为圆珠笔是自己的，就将其拿走了。
佐知子回到车上，处理东西时，碰到毛利侦探。二人一起去兜风，血衣和手套就在后座下面。而她包里的圆珠笔却掉了出来，凑巧的是毛利看到了，就悄悄地放进自己上衣口袋，岛村却没有注意到。小五郎当时打算将笔拿走，下次可以用还笔的名义与佐知子约会的。而这支笔经过鉴定，有毛利和岛村、竹中和美的指纹，笔芯上面却有快递员的指纹。这也就证明8点半后，岛村的确回到了公寓。
事已至此，岛村佐知子只好认罪，承认是自己杀了和美。动机也很简单，竹中和美敲诈勒索岛村佐知子，因为1年前岛村曾经在不知情的情况下贩卖过一次违禁品，这件事情却瞒不过室友竹中和美。为了摆脱和美的勒索，岛村横下心，铤而走险了。当时毛利侦探喊住岛村时，她以为一切都完了。但随后才发现小五郎没有看到血衣和手套，还把时间看早了一个小时。岛村佐知子决定赌一赌运气，希望能够成功摆脱嫌疑。
千钧好奇，“如果你没有碰到毛利叔叔，怎么做不在场证明呢？”岛村佐知子说她在公司的门口装了一个防盗摄影机，对着对面酒店不停拍摄。她希望能以在公司看到酒店客人的情况，证明自己当时一直在公司。千钧摇头，“这个不在场证明有些够呛啊！”目暮也明白了，“你在兜风回来中途去了公司，就是将摄影机拆了下来吧？”佐知子点头承认了，后面的经过就跟毛利侦探推理的完全一样了。千钧感叹，她也是个可怜人。
大家一起将岛村佐知子送上警车，临走时，柯南问，“你为什么没有在海滩大桥杀死睡着的毛利叔叔呢？”小兰吓了一跳，大声责怪。岛村佐知子却笑了，“我跟毛利先生又没有什么深仇大恨。”就这样，高木开车将岛村带走了。毛利有些感触，佐知子也不是什么坏人啊！
尾声，岛村佐知子因贩卖禁品被竹中和美勒索，从而杀死竹中和美，被法庭判处5年徒刑，并处以一定的罚款。竹中和美勒索佐知子，但其人已死，不再追究。毛利小五郎因破获该起圆珠笔杀人事件，警视厅给以b级奖励。只有千钧感到挺可惜的，岛村佐知子、竹中和美都是美女，然而到最后，不是死者就是凶手。小五郎却在这件事后，天天晚上出去溜达，希望再有类似的邂逅y遇。但是，事实很残酷，大叔再也没有这样的运气了。