Вернувшись в полицейский участок, Буллитт получает разнос от Бейкера и Беннета, но теперь у него есть дополнительное время до утра понедельника, чтобы разобраться в этом деле, начальство пообещало его прикрыть от посягательств Чалмерса. Фрэнк решает начать с Дороти Симмонс, подружки Джонни Росса. Чтобы добраться до отеля Сан-Матео ему нужна машина, но свою он разбил, а свободной нет. Тогда он просит свою девушку Кэти (Жаклин Биссет) отвезти его к отелю. Они находят Дороти мёртвой в комнате отеля, с перерезанным горлом. Кэти в ужасе, она понимает, что до этого момента никогда не задумывалась, какой жизнью приходится жить Буллитту, чем заниматься. Она говорит, что невозможно жить среди всего этого и не очерстветь душой, и что она не сможет быть с таким человеком: «Ты живёшь на помойке, Фрэнк!».

Буллит и Делгетти осматривают вещи убитой. Вся одежда и туалетные принадлежности новые, на вещах даже остались бирки. Оказывается, убитую звали Дороти Реник (Брэнди Кэролл), в её вещах обнаружен билет на самолёт в Италию, в Рим. Второй билет для её мужа, о котором известны только его инициалы АР. Дальнейшее расследование показывает, что существует какой-то загадочный человек по имени Альберт Е. Реник. Буллит даёт распоряжение Делгетти связаться с Чикаго и запросить паспортные данные этого человека. Сам же Фрэнк отправляется в морг, узнать результаты вскрытия и снять отпечатки пальцев с трупа.

Когда Фрэнк осматривает тело Росса, появляется Чалмерс и видит труп «своего» свидетеля. Буллит возвращается в отделение, ответ из Чикаго должен прийти с минуты на минуту. Снова появляется Чалмерс и требует от Буллита подписать протокол о том, что Росс погиб, находясь под его защитой. Буллит дожидается факса из Чикаго и показывает Чалмерсу копию паспорта Реника. С удивлением, Чалмерс узнает на фотографии Джона Росса. Всё становится на свои места. «Ты прислал нам не того человека» — говорит Фрэнк. Убитый не был Джоном Россом, это был муж Дороти, Альберт Реник, продавец подержанных машин из Чикаго без криминального прошлого. Наивный торговец не смог отказаться от предложения настоящего Джона Росса подменить его за вознаграждение. Сам же Росс под именем Реника и с его документами собирается бежать из Сан-Франциско. Узнав о смерти настоящего Реника, Росс убил и его жену, чтобы его тайна не была раскрыта.

Буллит должен остановить Росса во что бы то ни стало, не дать ему покинуть город. Очевидно, что он собирается лететь в Рим, так как билеты заказаны заранее. В аэропорту Фрэнк в очередной раз сталкивается с Чалмерсом, который намекает ему, что свидетель очень важен, и должен быть доставлен живым, от этого зависит не только его карьера как политика, но и карьера Фрэнка в полиции. Буллит рекомендует ему убираться. Посадка на рейс уже закончилась, а Буллит так и не смог выследить Росса. К счастью, на терминале ему сказали, что Росс в самолёте. Фрэнк требует задержать вылет. Пассажирам объявляют, что вылет откладывается и просят покинуть самолёт. Росс (Пэт Ренелла) понимает, что задержка не случайна, скорее всего ищут его. Увидев Фрэнка, внимательно изучающего покидающих самолёт пассажиров, Росс пытается бежать. Он бежит ночью по взлётной полосе, Фрэнк преследует его среди отправляющихся и прибывающих самолётов. Росс отстреливается, но безуспешно. Наконец, Фрэнк настигает его у здания терминала, но Росс забегает внутрь и стремится затеряться в толпе. Буллит замечает его. На подходе Делгетти и вооружённый охранник, Буллиту удаётся загнать Росса в угол. Путь бандиту преграждает стеклянная дверь, за которой стоит охранник. Недолго думая, Росс стреляет в охранника сквозь дверь, но тот падает и преграждает ему путь, к тому же срабатывает система блокировки. Росс в ловушке. Он поворачивается к Буллиту, и Фрэнк стреляет в него несколько раз — впервые за весь фильм.