千鈞再次被毛利小五郎誆騙，請毛利三人組去貝卡橋中國餐廳吃飯。酒足飯飽後，從裡面出來，大叔自然非常滿意，“吃在中華這句話一點也沒錯，吃東西就要上正統的中國餐廳。”千鈞抱怨，“大叔，不是說好你請客的嗎？怎麼最後又換成我了？”柯南冷笑，“大叔只會請我們吃麪，在哪裡都一樣，來中國餐廳就擺明了不想請客。”大叔發現已經9:40了，嚷嚷着要趕緊回去看衝野洋子的電視劇，匆忙向路對面走去，因爲千鈞的車在那側停着。小蘭笑着提醒他小心點，結果一輛汽車飛馳而來差點撞上毛利，小五郎當場跌倒，大家都大驚急忙過去查看。
所幸小五郎沒事，那名司機也下車道歉，小五郎抱怨，“你搞什麼？會不會開車？真是的，你開車都不看前面嗎？”柯南好笑，“是你自己走路時候不小心還怪別人。”小蘭和千鈞也覺得小五郎這次太冒失了，這裡本來就沒有人行橫道，偏偏還走這麼急。小五郎惱怒，“你們幹嘛扯我後腿！”千鈞腹誹，大叔不會想碰瓷訛人家一筆吧？
這個戴眼鏡的年輕司機是tm證券業務所的勤務泉武雄。他正在不停向大叔道歉，隨後他手機響了，接到警視廳搜查一課目暮警官的電話。小五郎立即奪過手機，大言不慚地向目暮警官報到，“我爲什麼會在這裡……哈哈，這個不是重點……這次是什麼案子？哦，一件殺人案子的重要證人……我明白了，這件事交給我名偵探毛利小五郎吧！”泉武雄聽到毛利偵探的名字大驚失色，轉身逃跑，千鈞立即追上，將其擒住。小五郎走過來，大笑，“你死了這條心吧，跟我這個聞名天下的名偵探在這裡碰面，只能怪你的運氣太差了。”
泉武雄急忙說自己什麼事情也沒做，千鈞冷笑，“那你跑什麼，分明是做賊心虛！”小五郎點頭，“你少給我裝蒜，要是有話要說，就跟我到命案現場說吧。”小五郎取過泉武雄的車鑰匙，自己坐進駕駛位，讓小蘭在後座看好泉武雄。千鈞開自己的車，帶着柯南跟在後面一起前往命案現場。柯南疑惑，“警察會用電話叫嫌疑犯到命案現場嗎？但是這個人的確很奇怪。”千鈞冷笑，“這個人肯定有問題，你看他一聽到大叔的名字，本能地反應就是逃跑，太可疑了。”
大家趕到兒島宅，押着泉武雄進來。見到目暮警官，小五郎大笑，“目暮警官，我已經把殺人疑犯帶來了。”目暮警官一愣，“你在說什麼啊？你想想看，他要真有嫌疑，我會用電話通知他嗎？”小五郎不好意思，“這樣說也是，哈哈……”柯南暗道我就知道。
這次的死者是經營電器產品銷售的女性實業家兒島鬱子，在敷面膜美容時被人勒死。目暮警官拿出本子，詢問泉武雄是否今晚到過兒島宅，泉武雄點頭承認了。目暮警官提到泉武雄是8點到達這裡的，40分鐘後離開這裡。泉武雄說自己記不清具體時間了。
千鈞好奇，“目暮警官，你怎麼對他來這裡的時間這麼清楚？”原來這家防盜住宅安裝了防盜攝影機，拍到了泉武雄的進出畫面，上面有時間顯示。在泉武雄離開後，8:53分，死者的女兒兒島千尋來到這裡，“可以確定，那時候被害人還活着。”保安公司的人在9點鐘時過來一趟，確認兒島鬱子還在。
保安公司的村川警衛提到，在晚上9點鐘時他跟警衛甲發現兒島宅發出警報，二人就匆忙趕到兒島宅。敲門沒反應，二人大驚，剛要用備用鑰匙開門，發現兒島鬱子面膜遮臉出現，二人嚇了一跳。兒島鬱子笑道，“嚇倒你們了吧，我正在敷面膜，所以開門遲了。”兒島女士說自己並沒有拉響警報，也沒什麼意外。村川有些疑惑，剛巧一隻貓出現，他跟警衛甲恍然大悟，原來是這隻貓誤觸了防盜住宅的安全警報，這樣的事情以前也發生過。隨後村川叮囑兒島小心些，就跟警衛甲一起離開了。
這次前來的相關證人和嫌疑人就是這三個人，除了泉武雄，還有死者的女兒兒島千尋，這個千尋不到30歲，容貌中上，臉上有些戾氣。第一個發現死者的是吉岡十郎，身體稍胖的中年男子。吉岡十郎見目暮警官不停向小五郎介紹情況，好奇詢問這個小鬍子是誰啊，大叔洋洋自得地報上名字。吉岡十郎和兒島千尋都大吃一驚，臉色變得很難看。千鈞暗道，毛利叔叔的名氣是越來越響，做了虧心事的人甚至沒做虧心事的人聽到他的名號總會大吃一驚。
兒島千尋來家裡看望母親的時間是從8:50到9:10，而吉岡十郎到達的時間是9:20，報警的時間是9:31，吉岡到來時候外門是打開的，其他的門窗是鎖好的。柯南感覺很奇怪，死的人是兒島千尋的母親，兒島千尋卻絲毫沒有悲傷難過。目暮警官詢問兒島千尋，“在你離開時，你母親還活着對嗎？”兒島千尋惱怒，“這還用說，你這什麼意思嗎？難道我會殺害母親嗎？”目暮警官急忙擺手表示自己沒有這個意思。所以目暮警官推斷行兇時間是在9:10到9:20分之間。小五郎推斷兇手必定是三人中一個，目暮認爲泉武雄的嫌疑可以排除。
兒島千尋卻說母親兒島鬱子正打算控告泉武雄，因爲泉武雄擅自從事股票交易，使兒島社長損失了3億多元。小五郎聽完後認定兇手就是泉武雄，千鈞極力支持，可大叔的推理太荒唐了。小五郎認爲泉武雄去而復返進行殺人行動。柯南反對，在9:10到9:20這段時間內，泉武雄不可能行兇，因爲9:40分時泉武雄在貝卡橋餐廳前，從那裡開車到兒島宅最快也要50分鐘。小五郎和目暮都認可了這個推理，泉武雄的嫌疑被排除。
千鈞懷疑泉武雄是否利用了什麼別的手法，柯南搖頭，監控錄像沒有拍到泉武雄再次進入兒島宅的畫面。吉岡十郎提到兒島千尋因爲結婚對象的事情早就跟母親斷絕了關係，她的丈夫現在還在獄中。兒島千尋承認了跟媽媽不和，但否認有殺害母親的動機。吉岡十郎冷笑，“你們夫妻上次向社長借錢，被她嚴詞拒絕了。爲了那件事情，你們母女鬧得非常不愉快，不是嗎？”兒島千尋大怒，揭穿吉岡十郎同樣有殺人動機，吉岡每次在業務上跟兒島社長對立，“你還說總有一天，一定要把她殺掉，不是嗎？”吉岡也惱羞成怒。
不過，大家都明白了，這三人都有足夠的殺人動機。小五郎詢問三人到這裡的目的，兒島千尋說母親把自己叫來教訓了一頓，小五郎冷笑，“所以你們鬧得很不愉快，你就把她殺了？”千尋大怒，“你少胡說八道，糊塗偵探！”小五郎氣得鼻子都歪了，“什麼？糊塗偵探？”目暮警官急忙安撫毛利，讓他冷靜一下。吉岡十郎聲稱自己來這裡跟兒島社長商量一點公事。柯南也認定兇手就是吉岡和兒島中的一個，可千鈞覺得那個泉武雄也非常可疑。
目暮警官再次打開攝影錄像，讓大家一起觀看，如果發現什麼或者有疑問，就馬上告知警方。看到兒島鬱子出來跟警衛答話的那段錄像，柯南覺得某些地方不對。等看到最後的吉岡十郎從被害人房間出來時，柯南和千鈞一起喊停。目暮警官疑惑，柯南先問，“吉岡先生，你爲什麼又到外面去了？”吉岡聲稱自己要去報警，柯南露出笑容，“屋裡就有電話，你爲什麼要到外面去打呢？”
小五郎和目暮也覺得奇怪，吉岡頭上汗，“因爲我是開車來的，發現屍體就很害怕，所以跑回車上用手機打電話報警……”目暮警官點頭，“勉強解釋的通，普通人面對屍體確實不舒服。”千鈞冷笑，“在你被嚇得逃出去之前，你在兇案現場足足停留了10分鐘，你不會變t有欣賞y屍的嗜好吧？”所有人都一臉黑線，那位兒島鬱子都已經過50歲了，死了也夠不上y屍，吉岡頭上都是冷汗。
毛利和目暮都明白過來，“太可疑了，這10分鐘你到底在幹什麼？”吉岡被千鈞剛纔的話雷到了，一時啞口無言編不出謊話來。柯南指着屏幕，“吉岡先生出去的時候好像手裡拿了些什麼東西。”目暮警官經柯南提醒也注意到了，讓吉岡必須解釋這是什麼文件，吉岡哆哆嗦嗦抵賴不過，交出了那份文件，大澤偵探報告書。看完報告，目暮警官明白了。原來吉岡十郎盜用公款，兒島社長請了大澤偵探進行詳細調查，這就是調查結果。
吉岡無奈，“這件事情要是讓政府知道，我的一生就完了。”小五郎推斷，“你們因爲這件事情談得不愉快，你就把她給勒死了，10分鐘的時間足夠了。”吉岡大驚，站起身來否認，“我到這裡時她已經死了！”小五郎不屑，“你這種話誰會相信啊！”吉岡急怒交加，聲稱自己沒有撒謊，他發現兒島社長死了後，就在房間裡到處找這份文件，所以耽誤了時間。小五郎接話，“所以你就先把文件藏在車裡，再向警方報警。”吉岡點頭承認，目暮警官見事情都清楚了，打算抓吉岡十郎回警局。
兩個警察過來抓住吉岡，吉岡辯解，“我盜用公款是真，不過我沒殺人啊！真的不是我！請你們相信我！”千鈞苦笑，誰讓你之前作僞證欺騙警方，現在警方再信你纔有鬼呢。柯南再次觀察了兒島社長的屍體，終於找到了不對的地方，明知道有人前來拜訪，偏偏身上還穿着睡衣。小蘭畢竟是女孩，對敷面膜也很有心得，她發現死者的面膜上沒有一點皺紋。千鈞也發現破綻了，攝影機上的兒島社長出來答話時嘴上還有口紅，而死在地上時卻沒有一點口紅的印記。
目暮警官吩咐兩個警察將屍體擡走打算帶回去檢驗，柯南急忙阻止，說出穿着睡衣的破綻，而被人勒死，死者臉上的面膜卻沒有皺紋。小蘭肯定了這一點，目暮警官急忙命令手下將面膜取下來看看。結果令人震驚，兒島鬱子的臉上全是驚恐的皺紋。小五郎也立即判定，“兇手是殺死被害人後，纔在她的臉上塗上面膜的。”目暮警官補充，“然後再給她穿上睡衣。但是爲什麼呢？”千鈞詢問兒島千尋，“你到這裡時，令堂就是這樣嗎？”兒島千尋順口回答就是這樣。所有人都驚訝看着她，兒島千尋有些疑惑，急忙說村川警衛可以證明。
千鈞笑出聲來，“哎，兒島小姐，我記得錄像裡面你母親出現的時候好像塗着紫色的口紅啊，當時整個臉都被面膜蓋住了，警衛應該認不出兒島社長了吧！”小蘭也說女人在做面膜時通常要先洗臉卸妝的，不應該有口紅的。柯南也指着兒島千尋，“真奇怪，現在死者身上並沒有口紅痕跡啊，而這個阿姨的口紅也是紫色的。”小五郎立即明白了，“原來那個塗上面膜回答村川警衛問題的人是你吧，兒島小姐！你因爲借錢被拒就變成了導火索，然後狠心殺死自己的母親……但你沒想到這裡的安全警報系統因貓誤報，警衛過去詢問，你就急忙裝成母親的樣子出去把他們打發走了。你塗上面膜，穿上睡衣，再加上你們本是母女，當然輕易混過去了。但是你匆忙中忘了擦去口紅就出門見了2名警衛。”
兒島千尋見事情被拆穿，只好承認是自己僞裝成母親的，幫母親臉上塗上面膜的人也是她，“但我來的時候媽媽已經死了。我雖然總跟媽媽吵架，但單憑這點就能認定我殺了媽媽嗎？”目暮警官揮手，過來2名警察將其扣起來，兒島千尋大喊，“真的不是我，請你們相信我！”千鈞苦笑，又是一個做僞證的，早知道如此剛開始何必撒謊呢！柯南覺得還是有些問題，死亡時間再次移動。柯南觀察屍體後，急忙詢問鑑識人員一些問題，得到了答案。
泉武雄提出自己是否可以回去了，目暮警官點頭，“這次麻煩你了，以後如果還有事情詢問，還請你配合。”泉武雄答應一聲，向外走去，柯南讓千鈞故意絆了他一跤。泉武雄摔倒在地，千鈞急忙道歉，泉武雄表示沒關係。小五郎奇怪柯南這下子在旁邊瞎晃什麼，而柯南在泉武雄身上發現了證據。隨後沉睡小五郎出現，千鈞也攔住就要離開的泉武雄。
小五郎發話，“這樣不好吧，泉武雄先生。你這個主角如果要是退出舞臺的話，那這齣戲還怎麼演完？”泉武雄詢問毛利偵探是什麼意思，毛利偵探回答已經知道真正的兇手是誰了。目暮惱怒，“毛利老弟，你剛纔不是說兒島小姐是兇手嗎？”“我可沒有那麼肯定，我只是將她的掩飾工作拆穿了。兒島小姐這麼做卻幫真正的兇手製造了不在場證明而已。”小蘭道，“真正的兇手，難道是……”大家的目光都轉向泉武雄，泉武雄急忙說，“別開玩笑了，我不是不可能犯案嗎？你們剛纔不是替我作證了嗎？”
千鈞有點明白過來，“如果兒島小姐所言是真的話，命案的時間就是在9點以前，你的不在場證明就不成立了。”泉武雄辯解，“你不要胡說，這個女人的話怎麼能相信呢？毛利偵探，你憑什麼認爲我殺了兒島社長？”小五郎詢問，“兒島小姐，你母親的眼睛是不是不太好？”兒島千尋給以肯定回答，“她這個人注重外表，最討厭戴眼鏡，所以一直戴着隱形眼鏡。”小五郎請目暮警官再次檢查屍體，死者應該只有左眼戴着隱形眼鏡。鑑識員確定這一點，報告沒有找到右眼的鏡片，目暮警官大怒命令仔細搜尋。小五郎嘆息，“你怎麼找都找不到，因爲那個眼鏡還在兇手身上。”
大家都看向泉武雄，毛利偵探繼續推理，“對，另外那個消失不見的隱形鏡片就在你褲腳的褶縫裡。”泉武雄滿頭大汗，目暮警官親自過去檢查，果然找到了右眼的鏡片，這次可是鐵證如山。泉武雄驚駭，“怎麼會這樣？”小五郎指出，“這不是偶然的，而是你和被害人肢體糾纏之際掉下來的，所以這個鏡片只能在兇手身上找到。”泉武雄再次轉身逃跑，發現跑了幾步，居然還在原地踏步，引起一陣笑聲。泉武雄大駭回頭，才發現千鈞抓住了他後衣領子。
千鈞將泉武雄扔倒在地，泉武雄知道逃跑無望，只好說出了殺人動機。泉武雄按照兒島鬱子的吩咐投資失敗，兒島鬱子卻反過來把責任都推給泉武雄，還要把他告上法庭，逼泉武雄的父母賣地幫兒子還債。爲了保護父母不受牽連，憤怒的泉武雄勒死了兒島鬱子。
問題都解決了，因爲兒島千尋作僞證差點導致警方抓錯人，目暮警官給了她嚴厲的警告，並記錄在案後，將其釋放。毛利小五郎醒來後，有些疑惑，千鈞只好拐彎抹角地提醒他破案的大致結果。四人走出來後，目暮警官也準備帶着兇手離去，“毛利老弟，辛苦你了，這一次又多虧了你的幫忙才能破案。”小五郎表示謙遜，目暮大笑，“你辭去警察工作真是警界的損失啊。”小五郎自得地大笑起來，目暮警官臨走時大喊，“以後還要麻煩你了。”小五郎得意洋洋，“沒問題，警部！”
千鈞提議是否慶祝一下，小五郎大喜，“不錯，應該好好慶祝一下，吃過夜宵再回去吧。這次我請客。”千鈞好笑，“大叔，你總算開口了。”小蘭黑着臉潑冷水，“爸爸，又要去吃拉麪，對嗎？”小五郎惱怒，“胡說八道，你老爸怎麼會那麼小氣！”柯南和小蘭也大喜過望，毛利大叔卻大叫，“這次我們就吃叉燒面慶祝吧！”然後吐着舌頭大笑起來，柯南惱怒，“我就知道會有這種結果……”千鈞汗，“大叔，你也太吝嗇了吧！”
尾聲，因兒島鬱子將投資失敗的責任嫁禍給泉武雄並強逼其父母賣地還債，泉武雄被逼無奈殺害兒島鬱子，法庭酌情判處泉武雄4年徒刑。吉岡十郎挪用鉅額公款，被法庭強行以其所有財產抵債，並判處2年徒刑。因兒島鬱子並無其他子嗣，儘管已經聲明跟兒島千尋斷絕母女關係，但經過律師的努力，兒島千尋還是順利繼承了所有遺產。毛利小五郎因破獲敷面膜殺人事件，警視廳給以b級獎勵。
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