尽管洼田拼命否认，但是铁证如山，目暮警官还是下令将洼田带回去，柯南却发现地上的圆珠笔的笔芯是收回去的，而那张纸条上有划痕的留言，他立即推断出洼田肯定是被人嫁祸的。
经过柯南的提醒，毛利小五郎也发现不对，凶手是利用了监控录像故意让大家看到真中留下遗言，其实纸上根本就事先写好了洼田的名字，而真中拿到的是不能写字的圆珠笔，他并不是要写下真相的名字而是想把这个名字划去，因为真中知道凶手不是洼田，所以才在纸上留下划痕，并且将笔扔掉并搓掉了纸条。而真凶后来偷着将笔调换了，收起的笔芯只是凶手一时大意。
柯南请求馆长将厕所的方向写给自己，可拿出圆珠笔的落合馆长写不出字来，那么真凶只能是拥有不能写字的圆珠笔的另外一个没有不在场证明的人，落合馆长。所有人都惊讶看着落合馆长，馆长叹气，“终于被发现了，不愧是名侦探毛利小五郎。为了完成这个天罚的计划，所有的动作效果我都一一精细的计算过，还对着监视器演练过多次。”大家都明白了，原来警卫在深夜看到的会移动的盔甲就是落合馆长。
落合馆长坦言承认了罪行，他一直细心地守护美术馆，但是业主换了以后，美术馆面临被毁掉的命运，为了阻止美术馆毁掉而杀害了业主真中，然后嫁祸给倒卖美术品的洼田。临走时，落合馆长低声对柯南说：“微小的证据无法逃脱小巧的正义之眼，小侦探，你不用再去厕所了吧。”柯南大惊急忙否认。
落合馆长走到晓月和千寻面前，“对不起了，晓月小姐，千寻小姐，希望你们不会因为我对艺术的过度热爱玷污了美好艺术作品而感到悲伤，不能给你们一次完美参观，我感到十分遗憾。晓月小姐，按照合同规定当事人中乙方已死，合同自然作废，希望你能买下这家美术馆让它继续开办下去，拜托了。”晓月非常难受，哽咽道：“放心吧，落合馆长，我会把它买下来，让它永远存在下去。你也要保重。”落合馆长看着那幅画感慨：“就和那幅画《天罚》一样，恶魔虽然被正义的骑士所杀死了，可是骑士同样也受到邪恶血迹的洗礼。这代表着他本身也被恶魔所污染了。”
看着离去的落合馆长，大家心里都沉甸甸的，晓月用手机拨通一个号码，“喂，是沙罗姐姐吗？是我啊，晓月，拜托，你不要整天和你的画家男朋友厮混好嘛，对，有个案子请你帮忙辩护，哎呀，不是很难的，就是帮他减轻罪名就行了。那好，就这样决定了，再见。”千钧奇怪问，“晓月，你刚才找谁当律师了？你直接找公司律师团不就行了？”
千寻好笑，“笨蛋哥哥，这是刑事案件，为了私人的事情找公司的律师不方便，而且容易给陪审团和法官造成误会反而不利于判罚。”晓月也说：“我找了白鸟沙罗，她现在还没有接过案子呢，这个案子给她正合适，虽然没有太多经验，但她人长得漂亮，落合馆长又一把年纪，反而会引起陪审团和法官的同情，相信这个案子不会判得太重。”
千钧也想起来，“哦，是白鸟家的小姐，我有点印象，也是个美女啊。”晓月冷笑，“你少打人家主意，她已经有男朋友了，而且是个画家，非常般配的。”千钧无语了，“拜托，你老哥是那种人吗？我还认识她的哥哥呢，糟了，忘记名字了，叫白鸟什么郎。”晓月笑得伏在千钧身上起不来，“笨蛋哥哥，还说认识人家，拜托你，白鸟家也是非常有名的豪门，跟咱们横野家也算世交，你就不能长点记性，是白鸟任三郎，据说还是个出色的警官呢。”
尾声，经过女律师白鸟沙罗的辩护，陪审团一致求情，法官作出判决，以谋杀真中老板罪名判处落合馆长2年有期徒刑，缓刑2年。这件案子也打响了白鸟沙罗的名气，这也是她第一个辩护案例，这年她23岁。另外，洼田以偷盗贩卖艺术品的罪名被法庭处以数倍罚金，并判处1年徒刑。晓月买下那家美术馆后，暂时任命爱护艺术品的饭岛担任馆长，直至落合馆长缓刑期满为止。毛利小五郎因协助目暮警官破获该起案件，受到警视厅c级奖励。报纸上也刊登了名侦探毛利小五郎解决该案件的全过程，毛利侦探一跃成为热门人物，小兰也大为称赞，叔叔自然得意洋洋，柯南只有三声无奈。