关键转折点出现在琴酒的背叛。这位冷血杀手在发现乌丸利用组织成员进行永生实验后，选择倒戈相向，与柯南合力摧毁了维持Boss生命的低温舱。伏特加在混乱中引爆了基地自爆装置，黑暗组织的根基在爆炸中彻底崩塌。与此同时，日本警方与FBI在地面展开大规模抓捕，水怜奈成功策反组织情报部门，将散落全球的残余势力一网打尽。
工藤新一在决战后选择保留柯南身份继续生活。他向毛利兰坦白一切的场景成为全篇催泪高潮，两人在米花町的樱花树下相拥，小兰的眼泪与新一胸前的工藤优作旧制领针形成时空呼应。而灰原哀则拒绝恢复身体，选择以小学生“灰原哀”的身份留在阿笠博士身边，实验室里未销毁的APTX4869半成品，暗示着她对过去的释怀与对未来的接纳。
结局以毛利小五郎摘下侦探徽章的特写收尾。这位始终被蒙在鼓里的“名侦探”，在事务所阳台上看着柯南与少年侦探团追逐打闹，嘴角扬起若有似的微笑。镜头拉远，东京塔的灯光与二十年前工藤新一消失的那个雨夜重叠，推理与悬疑的齿轮停止转动，只留下少年永远的身影。