金田一はこの事件に先代の影が差していることから、分鬼頭の当主・儀兵衛に話を聞く。そこで嘉右衛門が見立て遊びを好んだこと、孫息子を2人とも戦争にとられ、忌み嫌っていたお小夜の血が残る本鬼頭の将来を憂い、島の三大長老である住職の了然、村長の荒木、医者の幸庵に何かを託したこと、また彼らも嘉右衛門に同情的だったことを知る。それまで金田一は警察が来たことで自分の素性が知れたと思い込んでいたが、かつて自分が関わった「本陣殺人事件」の新聞記事を村長が読み返しており、それを目撃した助役が儀兵衛にも耳打ちしていたことを知り、彼らがずっと以前から自分の素性を知っていたことに愕然とする。
金田一はすべてが明らかになった後、前夜に荒木が島から逃亡したことと、幸庵も面談の前に発狂したことを知らせ、さらに一の生存が「復員詐欺」による偽りであったことを伝えたところ、了然はその場で憤死する。金田一は残された早苗に東京に出る気はないかと誘うが、早苗は本鬼頭を継ぐ意志を固めていたため、ひとり島を去る。
横溝正史による解説.
横溝は大方の構想がまとまったところで友人にそれを聞いてもらう習慣だったが、疎開先ではもっぱら夫人に話していた。この『獄門島』でもそうしたところ、夫人が「ひとりずつ犯人なのね」と応じた。横溝は「そんなの馬鹿にされる」と怒ったものの、「今までなかったから面白いのではないか」と考え直し、「怪我の功名」で『獄門島』の犯人が出来上がったという。
作中の「釣鐘の力学」のトリックについては海野十三、曹洞宗の知識については千光寺の和尚・末永篤仙に教示を仰いでいる。
『夜光怪人』版「獄門島」.
横溝による探偵由利麟太郎シリーズのジュブナイル作品『夜光怪人』の終盤に、目的地であるとなりの龍神島への経由地点として、獄門島が登場する（ただし読みは「ごくもんじま」）。瀬戸内海の島という地理関係、その昔海賊が跋扈していた地という設定も『獄門島』に準じたもので、鬼頭儀兵衛や島の駐在・清水巡査も再登場する。
『夜光怪人』の年代は不明瞭（「仮装舞踏会」の章で「今年はだいぶ世のなかも（注：戦争から）立ちなおった」とあるので戦後復興期頃）だが、儀兵衛が島の漁師全体を率いる存在として描写されており、本鬼頭関係者は出てこない。