千钧再次被毛利小五郎诓骗，请毛利三人组去贝卡桥中国餐厅吃饭。酒足饭饱后，从里面出来，大叔自然非常满意，“吃在中华这句话一点也没错，吃东西就要上正统的中国餐厅。”千钧抱怨，“大叔，不是说好你请客的吗？怎么最后又换成我了？”柯南冷笑，“大叔只会请我们吃面，在哪里都一样，来中国餐厅就摆明了不想请客。”大叔现已经9:4o了，嚷嚷着要赶紧回去看冲野洋子的电视剧，匆忙向路对面走去，因为千钧的车在那侧停着。小兰笑着提醒他小心点，结果一辆汽车飞驰而来差点撞上毛利，小五郎当场跌倒，大家都大惊急忙过去查看。
所幸小五郎没事，那名司机也下车道歉，小五郎抱怨，“你搞什么？会不会开车？真是的，你开车都不看前面吗？”柯南好笑，“是你自己走路时候不小心还怪别人。”小兰和千钧也觉得小五郎这次太冒失了，这里本来就没有人行横道，偏偏还走这么急。小五郎恼怒，“你们干嘛扯我后腿！”千钧腹诽，大叔不会想碰瓷讹人家一笔吧？
这个戴眼镜的年轻司机是tm证券业务所的勤务泉武雄。他正在不停向大叔道歉，随后他手机响了，接到警视厅搜查一课目暮警官的电话。小五郎立即夺过手机，大言不惭地向目暮警官报到，“我为什么会在这里……哈哈，这个不是重点……这次是什么案子？哦，一件杀人案子的重要证人……我明白了，这件事交给我名侦探毛利小五郎吧！”泉武雄听到毛利侦探的名字大惊失色，转身逃跑，千钧立即追上，将其擒住。小五郎走过来，大笑，“你死了这条心吧，跟我这个闻名天下的名侦探在这里碰面，只能怪你的运气太差了。”
泉武雄急忙说自己什么事情也没做，千钧冷笑，“那你跑什么，分明是做贼心虚！”小五郎点头，“你少给我装蒜，要是有话要说，就跟我到命案现场说吧。”小五郎取过泉武雄的车钥匙，自己坐进驾驶位，让小兰在后座看好泉武雄。千钧开自己的车，带着柯南跟在后面一起前往命案现场。柯南疑惑，“警察会用电话叫嫌疑犯到命案现场吗？但是这个人的确很奇怪。”千钧冷笑，“这个人肯定有问题，你看他一听到大叔的名字，本能地反应就是逃跑，太可疑了。”
大家赶到儿岛宅，押着泉武雄进来。见到目暮警官，小五郎大笑，“目暮警官，我已经把杀人疑犯带来了。”目暮警官一愣，“你在说什么啊？你想想看，他要真有嫌疑，我会用电话通知他吗？”小五郎不好意思，“这样说也是，哈哈……”柯南暗道我就知道。
这次的死者是经营电器产品销售的女性实业家儿岛郁子，在敷面膜美容时被人勒死。目暮警官拿出本子，询问泉武雄是否今晚到过儿岛宅，泉武雄点头承认了。目暮警官提到泉武雄是8点到达这里的，4o分钟后离开这里。泉武雄说自己记不清具体时间了。
千钧好奇，“目暮警官，你怎么对他来这里的时间这么清楚？”原来这家防盗住宅安装了防盗摄影机，拍到了泉武雄的进出画面，上面有时间显示。在泉武雄离开后，8:53分，死者的女儿儿岛千寻来到这里，“可以确定，那时候被害人还活着。”保安公司的人在9点钟时过来一趟，确认儿岛郁子还在。
保安公司的村川警卫提到，在晚上9点钟时他跟警卫甲现儿岛宅出警报，二人就匆忙赶到儿岛宅。敲门没反应，二人大惊，刚要用备用钥匙开门，现儿岛郁子面膜遮脸出现，二人吓了一跳。儿岛郁子笑道，“吓倒你们了吧，我正在敷面膜，所以开门迟了。”儿岛女士说自己并没有拉响警报，也没什么意外。村川有些疑惑，刚巧一只猫出现，他跟警卫甲恍然大悟，原来是这只猫误触了防盗住宅的安全警报，这样的事情以前也生过。随后村川叮嘱儿岛小心些，就跟警卫甲一起离开了。
这次前来的相关证人和嫌疑人就是这三个人，除了泉武雄，还有死者的女儿儿岛千寻，这个千寻不到3o岁，容貌中上，脸上有些戾气。第一个现死者的是吉冈十郎，身体稍胖的中年男子。吉冈十郎见目暮警官不停向小五郎介绍情况，好奇询问这个小胡子是谁啊，大叔洋洋自得地报上名字。吉冈十郎和儿岛千寻都大吃一惊，脸色变得很难看。千钧暗道，毛利叔叔的名气是越来越响，做了亏心事的人甚至没做亏心事的人听到他的名号总会大吃一惊。
儿岛千寻来家里看望母亲的时间是从8:5o到9:1o，而吉冈十郎到达的时间是9:2o，报警的时间是9:31，吉冈到来时候外门是打开的，其他的门窗是锁好的。柯南感觉很奇怪，死的人是儿岛千寻的母亲，儿岛千寻却丝毫没有悲伤难过。目暮警官询问儿岛千寻，“在你离开时，你母亲还活着对吗？”儿岛千寻恼怒，“这还用说，你这什么意思吗？难道我会杀害母亲吗？”目暮警官急忙摆手表示自己没有这个意思。所以目暮警官推断行凶时间是在9:1o到9:2o分之间。小五郎推断凶手必定是三人中一个，目暮认为泉武雄的嫌疑可以排除。
儿岛千寻却说母亲儿岛郁子正打算控告泉武雄，因为泉武雄擅自从事股票交易，使儿岛社长损失了3亿多元。小五郎听完后认定凶手就是泉武雄，千钧极力支持，可大叔的推理太荒唐了。小五郎认为泉武雄去而复返进行杀人行动。柯南反对，在9:1o到9:2o这段时间内，泉武雄不可能行凶，因为9:4o分时泉武雄在贝卡桥餐厅前，从那里开车到儿岛宅最快也要5o分钟。小五郎和目暮都认可了这个推理，泉武雄的嫌疑被排除。
千钧怀疑泉武雄是否利用了什么别的手法，柯南摇头，监控录像没有拍到泉武雄再次进入儿岛宅的画面。吉冈十郎提到儿岛千寻因为结婚对象的事情早就跟母亲断绝了关系，她的丈夫现在还在狱中。儿岛千寻承认了跟妈妈不和，但否认有杀害母亲的动机。吉冈十郎冷笑，“你们夫妻上次向社长借钱，被她严词拒绝了。为了那件事情，你们母女闹得非常不愉快，不是吗？”儿岛千寻大怒，揭穿吉冈十郎同样有杀人动机，吉冈每次在业务上跟儿岛社长对立，“你还说总有一天，一定要把她杀掉，不是吗？”吉冈也恼羞成怒。
不过，大家都明白了，这三人都有足够的杀人动机。小五郎询问三人到这里的目的，儿岛千寻说母亲把自己叫来教训了一顿，小五郎冷笑，“所以你们闹得很不愉快，你就把她杀了？”千寻大怒，“你少胡说八道，糊涂侦探！”小五郎气得鼻子都歪了，“什么？糊涂侦探？”目暮警官急忙安抚毛利，让他冷静一下。吉冈十郎声称自己来这里跟儿岛社长商量一点公事。柯南也认定凶手就是吉冈和儿岛中的一个，可千钧觉得那个泉武雄也非常可疑。
目暮警官再次打开摄影录像，让大家一起观看，如果现什么或者有疑问，就马上告知警方。看到儿岛郁子出来跟警卫答话的那段录像，柯南觉得某些地方不对。等看到最后的吉冈十郎从被害人房间出来时，柯南和千钧一起喊停。目暮警官疑惑，柯南先问，“吉冈先生，你为什么又到外面去了？”吉冈声称自己要去报警，柯南露出笑容，“屋里就有电话，你为什么要到外面去打呢？”
小五郎和目暮也觉得奇怪，吉冈头上汗，“因为我是开车来的，现尸体就很害怕，所以跑回车上用手机打电话报警……”目暮警官点头，“勉强解释的通，普通人面对尸体确实不舒服。”千钧冷笑，“在你被吓得逃出去之前，你在凶案现场足足停留了1o分钟，你不会变t有欣赏y尸的嗜好吧？”所有人都一脸黑线，那位儿岛郁子都已经过5o岁了，死了也够不上y尸，吉冈头上都是冷汗。
毛利和目暮都明白过来，“太可疑了，这1o分钟你到底在干什么？”吉冈被千钧刚才的话雷到了，一时哑口无言编不出谎话来。柯南指着屏幕，“吉冈先生出去的时候好像手里拿了些什么东西。”目暮警官经柯南提醒也注意到了，让吉冈必须解释这是什么文件，吉冈哆哆嗦嗦抵赖不过，交出了那份文件，大泽侦探报告书。看完报告，目暮警官明白了。原来吉冈十郎盗用公款，儿岛社长请了大泽侦探进行详细调查，这就是调查结果。
吉冈无奈，“这件事情要是让政府知道，我的一生就完了。”小五郎推断，“你们因为这件事情谈得不愉快，你就把她给勒死了，1o分钟的时间足够了。”吉冈大惊，站起身来否认，“我到这里时她已经死了！”小五郎不屑，“你这种话谁会相信啊！”吉冈急怒交加，声称自己没有撒谎，他现儿岛社长死了后，就在房间里到处找这份文件，所以耽误了时间。小五郎接话，“所以你就先把文件藏在车里，再向警方报警。”吉冈点头承认，目暮警官见事情都清楚了，打算抓吉冈十郎回警局。
两个警察过来抓住吉冈，吉冈辩解，“我盗用公款是真，不过我没杀人啊！真的不是我！请你们相信我！”千钧苦笑，谁让你之前作伪证欺骗警方，现在警方再信你才有鬼呢。柯南再次观察了儿岛社长的尸体，终于找到了不对的地方，明知道有人前来拜访，偏偏身上还穿着睡衣。小兰毕竟是女孩，对敷面膜也很有心得，她现死者的面膜上没有一点皱纹。千钧也现破绽了，摄影机上的儿岛社长出来答话时嘴上还有口红，而死在地上时却没有一点口红的印记。
目暮警官吩咐两个警察将尸体抬走打算带回去检验，柯南急忙阻止，说出穿着睡衣的破绽，而被人勒死，死者脸上的面膜却没有皱纹。小兰肯定了这一点，目暮警官急忙命令手下将面膜取下来看看。结果令人震惊，儿岛郁子的脸上全是惊恐的皱纹。小五郎也立即判定，“凶手是杀死被害人后，才在她的脸上涂上面膜的。”目暮警官补充，“然后再给她穿上睡衣。但是为什么呢？”千钧询问儿岛千寻，“你到这里时，令堂就是这样吗？”儿岛千寻顺口回答就是这样。所有人都惊讶看着她，儿岛千寻有些疑惑，急忙说村川警卫可以证明。
千钧笑出声来，“哎，儿岛小姐，我记得录像里面你母亲出现的时候好像涂着紫色的口红啊，当时整个脸都被面膜盖住了，警卫应该认不出儿岛社长了吧！”小兰也说女人在做面膜时通常要先洗脸卸妆的，不应该有口红的。柯南也指着儿岛千寻，“真奇怪，现在死者身上并没有口红痕迹啊，而这个阿姨的口红也是紫色的。”小五郎立即明白了，“原来那个涂上面膜回答村川警卫问题的人是你吧，儿岛小姐！你因为借钱被拒就变成了导火索，然后狠心杀死自己的母亲……但你没想到这里的安全警报系统因猫误报，警卫过去询问，你就急忙装成母亲的样子出去把他们打走了。你涂上面膜，穿上睡衣，再加上你们本是母女，当然轻易混过去了。但是你匆忙中忘了擦去口红就出门见了2名警卫。”
儿岛千寻见事情被拆穿，只好承认是自己伪装成母亲的，帮母亲脸上涂上面膜的人也是她，“但我来的时候妈妈已经死了。我虽然总跟妈妈吵架，但单凭这点就能认定我杀了妈妈吗？”目暮警官挥手，过来2名警察将其扣起来，儿岛千寻大喊，“真的不是我，请你们相信我！”千钧苦笑，又是一个做伪证的，早知道如此刚开始何必撒谎呢！柯南觉得还是有些问题，死亡时间再次移动。柯南观察尸体后，急忙询问鉴识人员一些问题，得到了答案。
泉武雄提出自己是否可以回去了，目暮警官点头，“这次麻烦你了，以后如果还有事情询问，还请你配合。”泉武雄答应一声，向外走去，柯南让千钧故意绊了他一跤。泉武雄摔倒在地，千钧急忙道歉，泉武雄表示没关系。小五郎奇怪柯南这下子在旁边瞎晃什么，而柯南在泉武雄身上现了证据。随后沉睡小五郎出现，千钧也拦住就要离开的泉武雄。
小五郎话，“这样不好吧，泉武雄先生。你这个主角如果要是退出舞台的话，那这出戏还怎么演完？”泉武雄询问毛利侦探是什么意思，毛利侦探回答已经知道真正的凶手是谁了。目暮恼怒，“毛利老弟，你刚才不是说儿岛小姐是凶手吗？”“我可没有那么肯定，我只是将她的掩饰工作拆穿了。儿岛小姐这么做却帮真正的凶手制造了不在场证明而已。”小兰道，“真正的凶手，难道是……”大家的目光都转向泉武雄，泉武雄急忙说，“别开玩笑了，我不是不可能犯案吗？你们刚才不是替我作证了吗？”
千钧有点明白过来，“如果儿岛小姐所言是真的话，命案的时间就是在9点以前，你的不在场证明就不成立了。”泉武雄辩解，“你不要胡说，这个女人的话怎么能相信呢？毛利侦探，你凭什么认为我杀了儿岛社长？”小五郎询问，“儿岛小姐，你母亲的眼睛是不是不太好？”儿岛千寻给以肯定回答，“她这个人注重外表，最讨厌戴眼镜，所以一直戴着隐形眼镜。”小五郎请目暮警官再次检查尸体，死者应该只有左眼戴着隐形眼镜。鉴识员确定这一点，报告没有找到右眼的镜片，目暮警官大怒命令仔细搜寻。小五郎叹息，“你怎么找都找不到，因为那个眼镜还在凶手身上。”
大家都看向泉武雄，毛利侦探继续推理，“对，另外那个消失不见的隐形镜片就在你裤脚的褶缝里。”泉武雄满头大汗，目暮警官亲自过去检查，果然找到了右眼的镜片，这次可是铁证如山。泉武雄惊骇，“怎么会这样？”小五郎指出，“这不是偶然的，而是你和被害人肢体纠缠之际掉下来的，所以这个镜片只能在凶手身上找到。”泉武雄再次转身逃跑，现跑了几步，居然还在原地踏步，引起一阵笑声。泉武雄大骇回头，才现千钧抓住了他后衣领子。
千钧将泉武雄扔倒在地，泉武雄知道逃跑无望，只好说出了杀人动机。泉武雄按照儿岛郁子的吩咐投资失败，儿岛郁子却反过来把责任都推给泉武雄，还要把他告上法庭，逼泉武雄的父母卖地帮儿子还债。为了保护父母不受牵连，愤怒的泉武雄勒死了儿岛郁子。
问题都解决了，因为儿岛千寻作伪证差点导致警方抓错人，目暮警官给了她严厉的警告，并记录在案后，将其释放。毛利小五郎醒来后，有些疑惑，千钧只好拐弯抹角地提醒他破案的大致结果。四人走出来后，目暮警官也准备带着凶手离去，“毛利老弟，辛苦你了，这一次又多亏了你的帮忙才能破案。”小五郎表示谦逊，目暮大笑，“你辞去警察工作真是警界的损失啊。”小五郎自得地大笑起来，目暮警官临走时大喊，“以后还要麻烦你了。”小五郎得意洋洋，“没问题，警部！”
千钧提议是否庆祝一下，小五郎大喜，“不错，应该好好庆祝一下，吃过夜宵再回去吧。这次我请客。”千钧好笑，“大叔，你总算开口了。”小兰黑着脸泼冷水，“爸爸，又要去吃拉面，对吗？”小五郎恼怒，“胡说八道，你老爸怎么会那么小气！”柯南和小兰也大喜过望，毛利大叔却大叫，“这次我们就吃叉烧面庆祝吧！”然后吐着舌头大笑起来，柯南恼怒，“我就知道会有这种结果……”千钧汗，“大叔，你也太吝啬了吧！”
尾声，因儿岛郁子将投资失败的责任嫁祸给泉武雄并强逼其父母卖地还债，泉武雄被逼无奈杀害儿岛郁子，法庭酌情判处泉武雄4年徒刑。吉冈十郎挪用巨额公款，被法庭强行以其所有财产抵债，并判处2年徒刑。因儿岛郁子并无其他子嗣，尽管已经声明跟儿岛千寻断绝母女关系，但经过律师的努力，儿岛千寻还是顺利继承了所有遗产。毛利小五郎因破获敷面膜杀人事件，警视厅给以b级奖励。