นักเรียนมัธยมปลายวัย 17 ปีคนหนึ่ง ชื่อคุโด้ ชินอิจิ มีทักษะพิเศษในการไขคดีจนมีชื่อเสียงโด่งดังไปทั่วญี่ปุ่น จนได้รับขนานนามว่า เชอร์ล็อก โฮล์มส์แห่งยุคเฮเซ วันหนึ่งเขาได้ไปเที่ยวกับเพื่อนสมัยเด็กที่ชื่อ โมริ รัน ที่สวนสนุกทรอปิคอลแลนด์ และได้ไขคดีการฆาตกรรมบนรถไฟเหาะ ระหว่างทางกลับบ้าน ชินอิจิได้ไปเห็นชายสวมชุดดำ วอดก้ากำลังเจรจาแลกของต้องสงสัย แต่หารู้ไม่ว่ามีชายชุดดำอีกคน ยิน แอบอยู่ด้านหลังอยู่ ชินอิจิจึงถูกตีหัวและถูกจับกรอกยาพิษที่องค์กรของพวกเขาสร้างขึ้น นั่นก็คือยา APTX4869 ที่จะทำให้ผู้รับยาเสียชีวิตโดยไม่มีร่องรอยของยาพิษหลงเหลืออยู่เลย แต่ยากลับผิดพลาดเนื่องจากยังอยู่ในขั้นทดลอง จึงไม่ทำให้ชินอิจิเสียชีวิต แต่กลับทำให้ร่างกายหดเล็กลงกลายเป็นเด็กแทน และเพื่อจะสืบหาความจริงว่าคนพวกนั้นเป็นใคร และหายาแก้พิษเพื่อที่จะกลับคืนร่างเดิมอีกครั้ง ชินอิจิจึงกลับไปที่บ้านและไปปรึกษากับดร.อากาสะ ฮิโรชิ
เนื่องจากพ่อและแม่ของชินอิจิไปทำงานถาวรอยู่ต่างประเทศ ชินอิจิในร่างเด็กจึงไปปรึกษา ดร.อากาสะ ฮิโรชิ นักวิทยาศาสตร์ที่อาศัยอยู่ใกล้บ้านของชินอิจิ หลังจากที่รันกลับจากสวนสนุกทรอปิคอลแลนด์ ก็รีบมาหาชินอิจิที่บ้าน แต่ได้พบกับชินอิจิในร่างเด็กกับดร.อากาสะในห้องหนังสือ เมื่อรันถามชื่อชินอิจิ ชินอิจิจึงตอบไปว่า เอโดงาวะ โคนัน ซึ่งนำมาจากชื่อนักเขียนบนสันหนังสือข้างหลัง นั่นคือ เอโดงาวะ รัมโป และ อาร์เธอร์ โคนัน ดอยล์ ดร.อากาสะจึงแนะนำให้ชินอิจิไปอาศัยอยู่ที่สำนักงานนักสืบโมริ สำนักงานของโมริ โคโกโร่ พ่อของรันนั่นเอง เผื่อว่าจะมีข่าวคราวใดเกี่ยวกับพวกชายชุดดำ ที่พ่อของรันที่มีอาชีพเป็นนักสืบ โดยที่ไม่บอกความจริงกับใครว่าตนคือคุโด้ ชินอิจิ
เพื่อต้องการหาข่าวคราวของพวกชายชุดดำ โคนันจึงต้องให้โคโกโร่มีชื่อเสียงโด่งดัง ซึ่งจะทำให้มีผู้จ้างวานไปสืบคดีมากขึ้น และจะทำให้มีโอกาสที่จะได้เบาะแสขององค์กรชุดดำมากขึ้นเช่นกัน โดยใช้อุปกรณ์หลักๆ 2 อย่างคือ นาฬิกายิงยาสลบ ยิงให้โคโกโร่สลบ และ หูกระต่ายเปลี่ยนเสียง เพื่อเปลี่ยนเสียงเป็นเสียงโคโกโร่แล้วคลี่คลายคดีแทน จึงทำให้เกิดฉายาว่า โคโกโร่นิทรา ขึ้นเพราะเวลาคลี่คลายคดีจะเหมือนกำลังนอนหลับอยู่นั่นเอง
ชินอิจิเมื่ออยู่ในร่างของเด็กจึงต้องกลับไปเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 ที่โรงเรียนประถมเทตันใหม่อีกครั้ง และได้รู้จักกับ โยชิดะ อายูมิ, ซึบุรายะ มิซึฮิโกะ, และโคจิมะ เก็นตะเพื่อนร่วมชั้นแล้วได้ก่อตั้งขบวนการนักสืบเยาวชนขึ้นมา
การสืบหาองค์กรชุดดำและยาแก้พิษของโคนันก็ได้ดำเรื่อยมา ได้เกิดคดีต่างๆ และค้นพบบุคคลสำคัญต่างๆที่เกี่ยวข้องกับพวกชายชุดดำ หรือองค์กรชุดดำมากขึ้น ไฮบาระ ไอหรือ มิยาโนะ ชิโฮ ผู้ประดิษฐ์คิดค้นยา APTX4869 เธอได้ทรยศองค์กร เพราะว่ายิน ได้สังหารพี่สาวของเธอ มิยาโนะ อาเคมิโดยไม่ให้คำอธิบายต่อเธอ เธอจึงถูกควบคุมตัวแล้วขังในห้องก๊าซเพื่อรอคำสั่งประหารชีวิตเท่านั้น เธอคิดว่ายังไรก็คงตายจึงกรอกยาที่เธอประดิษฐ์ขึ้น APTX4869 แล้วกลับเป็นเด็กแล้วออกมาจากช่องทิ้งขยะในห้องขัง แล้วได้มาอยู่บ้านของดร.อากาสะ เพื่อคิดค้นยาถอนพิษของ APTX4869
