多くの視聴者が息を呑み、放送直後のSNSや掲示板を騒然とさせたのがシグナル パート1 最終回 ネタバレの核心部分です。物語の終盤、三枝と未解決事件捜査班の班長・桜井美咲（吉瀬美智子／韓国版：チャ・スヒョン）は、三枝の兄を自殺に見せかけて殺害した黒幕、そして大山を殉職に追いやった警察上層部・政界の癒着構造を命がけで暴き出します。
過去の大山は、三枝からの無線連絡によって自身が殺害される未来の罠（谷原記念病院での襲撃）を事前に察知し、辛うじて銃撃による即死を回避します。この大山の行動変容によってタイムラインがダイナミックに書き換わり、現代では「殉職した大山刑事」という歴史そのものが消滅しました。大山を罠に嵌めた中本刑事部長（渡部篤郎）らの悪行は露見し、三枝の冤罪疑惑も晴れるという劇的な変化が訪れます。
しかし、シグナル パート1 結末の真相は単純なハッピーエンドではありません。歴史が塗り替えられた新たな現代において、大山は殉職ではなく「15年間にわたり収賄容疑の濡れ衣を着せられたまま行方を眩ませている指名手配犯」となっていました。三枝と桜井は大山が残した暗号めいたメッセージとフロッピーディスクを手がかりに、彼が潜伏していると目される療養病院へと急行します。その病室のベッドには、かつて三枝たちと無線を交信していた大山と思しき男性が座り、静かに窓の外を見つめる姿が映し出された瞬間、画面はブラックアウトします。この息詰まる幕切れこそが、長年にわたって考察ファンの議論を呼び続けている最大のポイントです。
