服部平次發現工藤新一是第58集和第59集。為了證實自己的猜測，他給柯南喝下了一種叫白乾兒的中國酒，想把柯南灌醉後從他的嘴裡套出真相，但就是因為白乾兒的作用，讓小柯南變回了工藤新一的原樣。
服部平次是日本漫畫名偵探柯南及其衍生作品中的角色，大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。深色皮膚，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的好友，兩人經常聯手辦案。
1、在這一次的紅色修學旅行中，發生了一件驚天動地的事情，那就是毛利蘭與工藤新一正式交往了。更令人為之驚歎的是，毛利蘭強勢親吻了工藤新一，這一幕驚豔到了他們周圍的同學們。
2、毛利蘭的這一舉動給了服部平次不少刺激，因為他此前和工藤新一一樣，與遠山和葉的感情一籌莫展，甚至連手都沒牽過。兩人果然是“患難兄弟”。不過自打新蘭在一起後，現在只剩下服部平次一人“孤軍作戰”了，所以難免內心有些不平衡。
3、在這一次的修學旅行中，怪盜基德也參與其中，因為遠山和葉遠在學校，所以怪盜基德就趁機假扮遠山和葉的身份。然怪盜基德的到來恰好給了服部平次施展強吻的機會，於是當服部平次與遠山和葉私下就剩他們兩人之時，服部平次模仿新一和小蘭，將眼睛閉上，然後嘴唇慢慢靠近前面這個由基德假扮的和葉。
4、這下可把怪盜基德嚇得魂飛魄散，他一臉驚恐地看著眼前這個服部平次。就在他們快要親上去的重要關頭，毛利蘭與柯南等人破門入，瞬間將他們打斷。可以說毛利蘭這一舉救了怪盜基德，否則接下來的場景可能會對基德的內心留下陰影。
5、前來的柯南卻直冒冷汗，因為他早已看出前面的遠山和葉是由怪盜基德假扮的，然服部平次卻還被矇在鼓裡。看來服部平次也被新蘭給深深影響到了，否則也不至於如此心急。
在96話中，服部平次發現了毛利小五郎和柯南的秘密，隨後知道了柯南的真實身份。
在福爾摩斯殺人事件中，剛開始柯南、小蘭和小五郎參加了福爾摩斯旅行團，但此次旅行的主辦人旅店的老闆金谷，被人鎖在車裡推下山崖還引發的爆炸，而被孤立無法與外界聯絡的旅客，因為不希望再出現死者，都集合在旅店房間裡，說自己已經知道兇手是誰的綾子，在車庫裡爆炸身亡，就在大家討論誰是兇手時，突然停電，藤澤被某人用碎冰錐刺傷。
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，服部和柯南知曉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，可讓他沒想到的是，就是這個舉動讓服部肯定了柯南就是工藤。