随后，柯南找到工藤夜一和灰原哀，把事情的经过告诉了他们。三人决定分头调查：工藤夜一去询问月影公寓的邻居和停车场管理员，灰原哀去调查八木沼的背景资料，柯南则跟着毛利小五郎一起去日下所说的“喝酒的朋友”家核实情况。
工藤夜一来到月影公寓的地下立体停车场，找到管理员田岛：“田岛先生，昨晚十一点左右，你有没有看到有人从302室附近的应急楼梯经过？”
田岛想了想，说：“昨晚十一点多的时候，我看到八木沼先生从电梯里出来，手里拿着一个黑色的袋子，朝着应急楼梯的方向走去。没过多久，我就听到应急楼梯那边传来‘砰’的一声，像是有东西掉下来了，但我以为是风吹倒了垃圾桶，就没在意。”
“那你看到日下先生了吗？”工藤夜一问道。
“日下先生昨晚八点多就开车出去了，直到凌晨一点多才回来，他的车一直停在停车场的入口附近，有监控可以证明。”田岛回答道。
与此同时，灰原哀在警视厅的资料库里查到了八木沼的信息：八木沼是一名惯犯，曾因盗窃和抢劫多次入狱。一个星期前，米花町发生了一起入室抢劫杀人案，死者是珠宝商滝沢彰，家中价值一亿日元的宝石被盗，警方怀疑此案与八木沼有关，但一直没有找到证据。
“滝沢彰的妻子名叫美咲，现在住在月影公寓的401室。”灰原哀把资料发给柯南，“说不定美咲知道些什么。”
柯南收到资料后，立刻和毛利小五郎一起去拜访美咲。美咲是一个看起来很柔弱的女人，说起丈夫的死，她忍不住哭了起来：“我丈夫是个很善良的人，怎么会有人这么狠心杀了他……”
“你认识八木沼吗？”毛利小五郎问道。
美咲的身体明显一僵，她擦了擦眼泪，小声说：“我……我认识他。一个星期前，他闯入我家，杀了我丈夫，抢走了宝石。昨晚，我在应急楼梯上遇到了他，他说要杀我灭口，还想抢我的包。我躲开后，他没站稳，就从楼梯上摔了下去……”
毛利小五郎点点头：“这么说，八木沼是因为袭击你失败，才失足摔死的？”
“是的，”美咲哽咽着说，“我当时太害怕了，就跑回了家，没敢报警。”
毛利小五郎觉得案情已经清晰了：“看来八木沼是罪有应得，他杀了滝沢彰，又想杀美咲灭口，结果自己失足摔死了。日下虽然伪装了不在场证明，但确实不是凶手。”
柯南却觉得不对劲，他想起高木警官说过，八木沼的遗体上有多处非坠楼造成的伤痕，而且现场没有找到美咲所说的“被抢夺的包”。他偷偷给工藤夜一发了条信息，让他去检查应急楼梯的现场。
工藤夜一在应急楼梯的拐角处发现了一些细微的划痕和几滴干涸的血迹，还在楼梯下方的草丛里找到了一个破碎的红酒瓶，瓶身上有日下的指纹。
“柯南，我在停车场的监控里看到，昨晚十一点零五分，日下的车出现在了停车场的出口附近，但他说自己当时在朋友家喝酒。”工藤夜一把监控截图发给柯南，“而且，月影公寓的地下室被改造成了一个红酒酒窖，日下是那里的常客，经常去拿他收藏的葡萄酒。”
柯南看着监控截图和红酒瓶的照片，突然明白了什么。他赶紧给灰原哀发信息，让她去调查日下和八木沼的关系，以及昨晚日下参加的葡萄酒品酒比赛。
灰原哀很快回复：日下和八木沼是同伙，两人一起策划了滝沢彰家的抢劫案，宝石被他们藏在了日下的红酒酒窖里。昨晚，日下和调酒师外村在酒吧举办葡萄酒品酒比赛，期间日下以“拿绝品葡萄酒”为由，回到月影公寓的酒窖，正好遇到前来分赃的八木沼。两人因分赃不均发生争执，日下失手杀了八木沼，然后把尸体从应急楼梯推下去，伪造成失足坠楼的样子。之后，他又故意伪装吵架，制造不在场证明，还主动找毛利小五郎“求助”，引导小五郎按照他设计的思路推理，让自己摆脱嫌疑。
柯南把所有线索整理好，找到毛利小五郎，假装不经意地提醒道：“毛利叔叔，你有没有觉得美咲小姐的话有问题？八木沼的遗体上有很多奇怪的伤痕，而且应急楼梯的拐角处有红酒瓶的碎片，上面还有日下先生的指纹呢。”
毛利小五郎愣了一下，随即恍然大悟：“对啊！我怎么没想到！日下说自己昨晚在朋友家喝酒，但监控显示他回了公寓，而且他和八木沼是同伙，肯定是为了独吞宝石才杀了八木沼！”
就在这时，日下突然出现在门口，他听到了两人的对话，脸色瞬间变得铁青：“你们……你们在胡说什么！我没有杀八木沼！”
“你还在狡辩！”毛利小五郎指着日下，“昨晚你以拿葡萄酒为由回到公寓，在酒窖里遇到八木沼，两人因分赃不均吵架，你杀了他之后，把他从应急楼梯推下去，还故意伪装吵架制造不在场证明。你以为引导我推理出‘八木沼袭击美咲失足摔死’，就能摆脱嫌疑，但你没想到，我们找到了你留在现场的红酒瓶，还有监控证明你回了公寓！”