Después de entrevistarse con el senador, que le explica la situación de Ross y le da la dirección del hotel donde se encuentra, los tres policías viajan al hotel barato donde se aloja.
Bullitt decide mantener al mafioso en el mismo hotel, a pesar de la falta de seguridad, hasta el lunes próximo, bajo vigilancia las 24 horas, para lo cual los tres policías se reparten en turnos.
Ya en el hospital, Stanton comienza a recuperarse de su herida, pero Ross está agonizante.
Bullitt regresa a la habitación del hotel, buscando alguna evidencia para resolver el caso.
Más tarde junto a Delguetti presionan al recepcionista del hotel para que entregue más información, siguiendo la técnica del "policía bueno" y el "policía malo"; el recepcionista, que había sido golpeado y dejado inconsciente por los asesinos, solo puede recordar que Ross había llegado al hotel la primera vez, en un taxi de una empresa en particular.
Durante todo el recorrido son seguidos por la pareja de asesinos, sin advertirlo.
Comienza entonces una persecución automovilística a alta velocidad por las empinadas calles de San Francisco.
Al aproximarse, Bullitt los reconoce como los que habían matado a Ross, y uno de ellos, Mike, le dispara con su escopeta.
Bullitt sospecha que se trata de una maniobra, por despecho, del capitán Baker.
Bullitt llega a la habitación y descubre el cadáver estrangulado de Dorothy Simmons.
Seguramente el vendedor de autos habría sido comprado por Ross para que solicitara un pasaporte con su foto, aprovechando el parecido físico entre ambos, y habría encargado después su asesinato, para de esta manera dejar establecida su falsa muerte.
También se habría deshecho de su esposa Dorothy, asesinándola para que no hablara.
Esperan junto a la puerta de embarque, y faltando un par de minutos para la salida del vuelo, Bullitt observa que cinco minutos antes estaba programado un vuelo con destino a Londres.
Llama al despacho de la línea aérea, donde le confirman que el pasajero Renick está a bordo del avión.
Comienza una cacería por la pista del aeropuerto, entre grandes aviones que se preparan para despegar.
La escena final muestra a Bullitt de regreso en su apartamento, donde Cathy duerme.
Toschi es interpretado por Mark Ruffalo en la película Zodiac, en la que Paul Avery (Robert Downey Jr.)
[13][14] A Katharine Ross le ofrecieron el papel de Cathy, pero lo rechazó porque consideró que era demasiado pequeño.
V8 Ford Mustang GT Fastbacks (325 hp) de1968 con transmisiones manuales de cuatro velocidades fueron comprados por Warner Bros para la película.
[25] Ford Motor Company originalmente prestó dos sedán Galaxie para las escenas de persecución, pero los productores encontraron que los autos eran demasiado pesados para los saltos sobre las colinas de San Francisco y además una batalla Ford-Ford no sería creíble en la pantalla.
La filmación tomó tres semanas, lo que resultó en 9 minutos y 42 segundos de persecución.
Disparar desde múltiples ángulos simultáneamente y crear un montaje a partir de las imágenes para dar la ilusión de diferentes calles también dio como resultado que los autos a toda velocidad pasaran los mismos vehículos en varios momentos diferentes, incluido, como se señaló ampliamente, un Volkswagen Beetle verde.
[34] Esta escena de persecución también ha sido citada por los críticos como innovadora por su realismo y originalidad.
[36] En 2000, Schifrin recreó los arreglos originales que se escuchan en la película en una sesión de grabación con la WDR Big Band en Colonia, Alemania, y los lanzó con el sello Aleph.
[38] En la escena del restaurante con McQueen y Bissett, la banda en vivo que toca de fondo es Meridian West, un cuarteto de jazz que McQueen había visto tocar en The Trident, un famoso restaurante en Sausalito.
Robert Fish, Harry Kleiner y Alan Trustman ganaron el premio Edgar de 1969 a la mejor película.
[54] La famosa persecución de autos fue parodiada más tarde en la excéntrica comedia What's Up, Doc?
La persecución en automóvil se puede ver en la pantalla en la escena del autocine en la película de 2014, Need for Speed.
Ambos estaban pintados en "Highland Green" y tenían el paquete GT con motores 390 CID.
Sánchez y García ahora están en proceso de restaurar completamente el auto.