高中生侦探工藤新一与青梅竹马毛利兰在游乐园游玩时，偶然发现两名行为诡异的黑衣男子。出于好奇，新一决定跟踪他们，却不幸被黑衣男子发现，并被强行灌下一种名为「APTX4869」的神秘毒药。然而，药物的副作用并未让他丧命，反而使他的身体回到了孩童状态。为了不牵连身边的人，新一化名为「江户川柯南」，寄住在毛利兰家中。在阿笠博士的帮助下，柯南使用手表型麻醉枪让毛利小五郎陷入沉睡，并通过蝴蝶结变声器模仿他的声音进行推理，破获了许多案件。与此同时，柯南也在暗中追查黑衣组织的下落，希望有朝一日能将他们绳之以法，并恢复自己原来的身体。