服部平次知道柯南的真實身份是《名偵探柯南》第59集——《福爾摩斯迷殺人事件(下集)》

兇手看似打破窗戶逃了出去，但柯南和服部發現兇手就在屋內，並且否定了兇手是老闆的猜測，而剛才的停電也是人為的。期間，服部一直很在意柯南的種種反應，對柯南產生了懷疑。

事件漸漸明晰，服部和柯南都知道了兇手是誰以及他殺死老闆和綾子的手法。為了保護自己是工藤的秘密，柯南將服部麻醉說出真相，可讓柯南沒想到的是，就是這個舉動讓服部肯定了柯南就是工藤。

擴充套件資料

1、服部平次

阪改方學園高中部二年級的學生，關西的高中生名偵探，和工藤新一併稱“關東的工藤，關西的服部”。父親是大阪府警本部長服部平藏，父子兩人都是劍道高手。與遠山和葉是青梅竹馬的同班同學。

深色面板，帶著濃厚的關西腔。在調查一起案件時發現了江戶川柯南的真實身份就是工藤新一，是《名偵探柯南》中第一個主動發現江戶川柯南身份的人。之後成為江戶川柯南（工藤新一）的好友，兩人經常聯手辦案。

2、柯南

由於在偵探隊洞窟探險事件中身中槍傷，手術後抵抗力變得比較差一些，很容易引發上呼吸道感染（感冒）。這之後，柯南相繼結識茱蒂老師、新出智明醫生和詹姆斯·布萊克，而曾同乘一輛車的赤井秀一監視毛利偵探事務所，跟蹤灰原。

高木警官告訴柯南，警視廳毛利偵探辦過的案子案卷都被偷走，這引起了柯南的緊張。柯南在基本確定克麗絲是組織成員的同時懷疑茱蒂老師是克麗絲假扮，並曾與服部平次一起去試探茱蒂老師的身份，但沒有收穫。