高中生偵探工藤新一，在與青梅竹馬的毛利蘭去遊樂場玩時無意間目睹了神秘的黑衣人地下交易。專注於偷看的他沒有注意到從身後悄悄接近的黑衣人同夥，被打昏了後強灌下神秘的毒藥——APTX4869，醒來時發現自己的身體居然變成了小孩！為了使自己身體回復原狀，計誘歹徒現身找到解藥，在阿笠博士的建議下工藤新一於是開始設法影藏身份。有一天他在阿笠博士的家中恰好看到書架上《江戶川亂步》全集，而他是《柯南道爾》的書迷，於是靈感一動，他自稱江戶川柯南，借住在毛利小五郎的偵探事務所中，一邊用阿笠博士發明的道具假裝成毛利小五郎破案，為小五郎贏得“沉睡的小五郎”這一盛名，一邊追查著神秘的黑衣組織。同時，裝作一年級的小學生，結識吉田步美等人，組成少年偵探隊，並將身份告訴了以前結識的高中生偵探服部平次。