新一，原本是一位颇具名声的高中生侦探。在一次目击黑暗组织的地下交易时，他准备追踪，但却遭遇袭击并被灌下代号为“APTX4869”的不明药物。尽管幸免于死，但他的身形和记忆却缩水到了小学时期的模样。

为了继续追查黑暗组织并寻找解药，他化名为江户川柯南，寄宿在女友毛利兰的父亲、著名侦探毛利小五郎家中。同时，他私下寻找获得恢复原来身体的解药的方法。在这个过程中，他不断运用自己的推理才华和阿笠博士为他发明的道具来协助毛利小五郎破案。而故事内容也穿插了许多爱情、友情、犯罪、背叛以及复仇等情节。