和灰原哀重新梳理线索。柯南突然想到，在发现尸块的地点中，有一处是学校的旧仓库，那里鲜有人去。他们再次来到旧仓库，经过仔细搜寻，在角落里发现了一些血迹和残留的碎布。
顺着血迹的方向，他们在仓库的夹层中找到了一些重要线索——一本日记和一把带血的锯子。日记的内容令人震惊，原来凶手竟是学校的一名清洁工——田中。田中曾经是一名外科医生，因医疗事故被吊销执照，心理逐渐扭曲。他偶然得知小林美奈与铃木晴子的争吵，利用小林美奈对他的信任，将其骗到旧仓库杀害并碎尸，企图嫁祸给铃木晴子。
警方根据柯南和灰原哀提供的线索，迅速将田中逮捕。女高碎尸案终于真相大白，女子高中也逐渐恢复了往日的平静。柯南和灰原哀再次凭借智慧和勇气，为受害者讨回了公道。