在銮殿上，文武大臣纷纷表达对处置史文俊的不同意见。宋皇询问宋慈的看法，而宋慈表示此案尚未查清，因此不宜轻率处置。他请求参与案件调查，以搞清楚案因。薛庭松提议由冯御史主审，宋慈和吴淼水为副审。
在史府内，宋慈进行了对小凤尸体的查验，发现她的衣衫被扯破，头发披乱。通过判断杀人凶器为单锋剔骨刀，而非之前认定的史文俊随身携带的长剑，他对案情产生了怀疑。接生婆用绵丝缠在手指上，检验出小凤仍是处女，从而排除了史文俊对小凤施暴的指控。宋慈向唐二宝提问：那天夜晚月光出现在二更后，你如何能看清杀害小凤的情景？唐显得有些惊慌，回答脱离了问题的实质。宋慈多次询问唐的家境，唐愈发慌乱，最终匆忙逃离。在后花园莲花池中，衙役发现了一把厨房用的剔骨刀。宋慈认为这才是真正的凶器，揭开了史文俊的冤屈。
