高校生探偵として有名な工藤新一は、ある日黒ずくめの組織による怪しげな取引を目撃したため、口封じとして毒薬を飲まされてしまう。新一は一命を取り留めるも、体が縮んで小学生の姿になってしまった。自分の生存が知られたら周囲の人間にも危険が及ぶと考えた新一は、眼鏡で変装し江戸川コナンと偽名を使って正体を隠す。そして黒ずくめの組織の情報を集める為に、幼なじみの毛利蘭の父親、毛利小五郎が営む毛利探偵事務所に転がり込んだ。コナンはより多くの情報を集めるために毛利探偵事務所に寄越された依頼や、行く先で出くわした事件などを小五郎を身代わりにして解決していき、彼を名探偵へと仕立てあげていく。ある日、コナンが変装のために通っている小学校のクラスに茶髪の少女・灰原哀が転校してくる。元黒ずくめの組織に所属していた研究員であり、コナンが飲まされた毒薬・ＡＰＴＸ4869の開発者でもあった灰原は、組織に反抗したことで殺されかけ、その際にＡＰＴＸ4869を服用して体が縮んだことで脱出してきたのだと語る。以降灰原はコナンの協力者、阿笠博士の家に住むことになり、ＡＰＴＸ4869の解毒剤の開発に当たる。その後今度は蘭が通う高校に黒ずくめの組織を追うＦＢＩチームの一員、ジョディ・スターリングが英語教師として偽名を名乗り赴任してくる。また、コナンたちの周囲によく現れるニット帽を被った男性・赤井秀一も、ずば抜けた推理力と戦闘能力の高さから黒ずくめの組織を倒しうる「銀の弾丸」と呼ばれているＦＢＩの一員であることが発覚。自らの正体を明かすことは無いものの、コナンはＦＢＩと幾度となく行動を共にし、事件の捜査に当たっていく。コナンは大小様々な事件を解決しながら、黒ずくめの組織を潰すため、また自らの本当の体を取り戻すために、多くの協力者の手を借りながら少しずつ組織の謎へと迫っていくのだった。