高中生侦探工藤新一在追查黑衣人犯罪团伙的地下交易时，不幸被团伙成员从背后击晕，并被强行灌下神秘毒药——APTX4869。醒来后，他震惊地发现自己的身体竟缩小成了小孩的模样！为了不暴露身份并追查黑衣组织的下落，新一找到了经常帮助他的阿笠博士。博士为他度身打造了诸多间谍道具，并建议他隐藏真实身份。新一灵机一动，结合《江户川乱步》与《柯南道尔》的名字，化名为江户川柯南，寄住在青梅竹马毛利兰家中，也就是毛利小五郎经营的侦探事务所。从此，柯南一边用阿笠博士发明的道具伪装成“沉睡的小五郎”接连破解疑难案件，一边暗中追查着神秘的黑衣组织。他以一年级小学生的身份结识了吉田步美等人，组成少年侦探团；随后又将真实身份告知了同为高中生侦探的服部平次。后来，APTX4869的制作者宫野志保叛逃组织，同样身体缩小并化名灰原哀寄住在阿笠博士家。面对黑衣组织对“雪莉”的步步紧逼，柯南一次次与之展开正面或暗地的交锋，并逐渐与同样目的的FBI联手。为了恢复原来的模样，彻底摧毁黑衣组织，柯南的追寻之旅至今仍在继续……