毛利小五郎在接到小兰的通知后，也赶到了现场。小五郎不假思索地认定，好美小姐是凶手，是她给皆川下毒的。巧克力*死了皆川，其他人可以排除好美的嫌疑。
凶手到底是怎么下毒的呢？每个人都吃同样的食物，即使在寿司下毒，也不能确定受害者吃哪一块。咖啡是一样的，蛋糕是不可能的，只能确定蛋糕受害者不喜欢吃。
看到一旁直道点烟，柯南提醒现场应该有烟头，犯人真的有可能在香烟下毒。皆川香烟是直道给他的，只要检查香烟上是否有毒素残留，就真相大白。直到看到自己无法隐瞒了，他才慌张的承认是自己下的毒。他讨厌揭穿伤害他深爱的阿香，所以他在香烟的过滤嘴上下毒了。
柯南听到在滤嘴上下毒，才反应过来犯人不是他。皆川抽烟的时候是拔掉滤嘴的。在这紧张的气氛中，阿进的妈妈在厨房里洗杯子，这让柯南明白了一切，并从手表上打开了博士的新发明，手表型麻嘴枪，近距离命中可以让对方立即入睡。
向小五郎发射，悄悄地躲在沙发后面，调整变声器，以小五郎的身份，叫停了将要带走直道的目暮警官。直道并不是凶手，因为受害者在吸烟时，拔出了头上毒的滤嘴部分。真正的凶手是皆川的母亲，就是你在食物下的毒。皆川是因为没有吃才中毒的。
这位女士，你看到阿进吃巧克力时似乎很生气，在这种情况下她不得不给她吃蛋糕。为什么？那是因为你在咖啡里下毒，在蛋糕里放了解毒剂。当你看到阿进喝了有毒咖啡时，你才惊慌失措地给他吃了蛋糕来解毒。你早就知道不喜欢甜食的人不会吃蛋糕，所以你想出了这个计划，同时也利用了皆川对好美小姐有好感这件事。
皆川一定吃好美小姐送的巧克力，你会比每个人都早到达现场，把皆川手上的巧克力替换成下毒的巧克力，把罪行嫁祸好美小姐，证据就在咖啡杯里。虽然你在警察来的时候将咖啡收拾好，无论你怎么洗都可以检测到杯子里的残留物，下水道口也可以检测到你藏在胸部的东西，似乎开始融化，就是被你掉包的好美小姐巧克力吧。
在众多证据面前，阿进的妈妈抱着阿进痛苦的说出了真相。皆川父母早年死于车祸，作为姑姑的她收养了皆川。由于丈夫事业失败，所以计划这件事想要她父母留给皆川的遗产，以保护自己的家，保证阿进的幸福。案件在悔恨的哭泣中结束了。
晚上在公园的长椅上，小兰拿出精心准备的巧克力，一整天没能等到新一，便和柯南分享了情人节巧克力。有时候爱情就是这样，虽然看不到，但却一直在身边，从未离开。
