服部平次知道柯南的真实身份是《名侦探柯南》第59集——《福尔摩斯迷杀人事件(下集)》 凶手看似打破窗户逃了出去，但柯南和服部发现凶手就在屋内，并且否定了凶手是老板的猜测，而刚才的停电也是人为的。期间，服部一直很在意柯南的种种反应，对柯南产生了怀疑。
事件渐渐明晰，服部和柯南都知道了凶手是谁以及他杀死老板和绫子的手法。为了保护自己是工藤的秘密，柯南将服部麻醉说出真相，可让柯南没想到的是，就是这个举动让服部肯定了柯南就是工藤。
服部平次在tv版第59-60集《福尔摩斯迷杀人事件》中知道柯南身份是工藤新一。在案件调查过程中，服部平次一直注意到柯南有远超过普通小学生的推理能力，一直对柯南有所怀疑。之后因为柯南麻醉服部平次后做推理，中途麻醉效果消失而被服部平次发现了。虽然柯南开始不承认自己是工藤新一，但是因为受到服部平次威胁说要告诉小兰，而不得不说出自己就是工藤新一的事实。
