ยอดนักสืบจิ๋ว โคนัน เป็นเรื่องเกี่ยวกับ คุโด้ ชินอิจิ นักเรียนมัธยมปลายวัย 17 ปี ที่มีทักษะพิเศษในการไขคดีจนมีชื่อเสียงโด่งดัง ซึ่งวันหนึ่งได้ไปเที่ยวกับเพื่อนสมัยเด็กที่ชื่อโมริ รัน ที่สวนสนุก tropical land และได้ไขคดีการฆาตกรรมบนรถไฟเหาะ ระหว่างทางกลับชินอิจิได้ไปเห็นชายสวมชุดดำเจรจาแลกของต้องสงสัย จึงไปแอบดูการเจรจาดังกล่าว
แต่หารู้ไม่ว่ามีคนขององค์กรแอบอยู่ด้านหลังอยู่จึงถูกทำร้ายและถูกจับกินยา APTX 4869 เพื่อสังหารชินอิจิ (ยาพิษจะเร่งการตายของเซลล์อย่างเกินการควบคุมจนผู้ทานยาเสียชีวิต) โดยจะไม่มีร่อยรอยยาพิษหลงเหลือในศพของคุโด้
แต่ยากลับผิดพลาดเนื่องจากยังอยู่ในขั้นทดลองจึงไม่ทำให้ชินอิจิเสียชีวิต แต่กลับทำให้ร่างกายหดเล็กลงกลายเป็นเด็ก เพราะเซลล์เหลือจำนวนน้อยทำให้ร่างกายเล็กลง แต่ไม่ทำให้เสียชีวิต เพื่อจะสืบหาความจริงว่าคนพวกนั้นเป็นใคร และหายาแก้พิษเพื่อที่จะกลับคืนเป็นวัยรุ่นอีกครั้ง
เนื่องจากพ่อและแม่ของชินอิจิไปทำงานถาวรอยู่ต่างประเทศ ชินอิจิในร่างเด็กจึงไปปรึกษา ดร.อากาสะ นักวิทยาศาสตร์สติเฟื่องที่อาศัยอยู่ใกล้บ้านของชินอิจิ ดร.อากาสะเมื่อทราบเรื่องจึงแนะนำให้ชินอิจิสวมบทบาทเด็กประถม และหาชื่อใหม่ชั่วคราวไปก่อน ซึ่งชื่อนั้นก็คือ เอโดกาวะ โคนัน และฝากให้ โมริ โคโกโร่ พ่อของรันที่มีอาชีพนักสืบเอกชน โดยที่ไม่บอกความจริงกับรันและโคโกโร่ว่าเด็กคนนี้คือชินอิจิ
เพื่อจะติดตามหาชายชุดดำ ชินอิจิ (โคนัน) จึงต้องช่วยโคโกโร่ ให้ไขคดีได้อย่างแม่นยำไม่ผิดพลาด เพื่อให้โคโกโร่มีชื่อเสียงโด่งดัง ซึ่งจะทำให้มีผู้จ้างวานไปทำคดีมากขึ้น และจะทำให้มีโอกาสที่จะได้เบาะแสขององค์กรชุดดำมากขึ้นเช่นกัน
แต่เนื่องจากโคโกโร่ เมื่อเห็นโคนันเข้าไปใกล้จุดเกิดเหตุในแต่ละคดี ก็มักเล่นงานโคนัน และดุว่าเด็กๆ อย่ามายุ่งในที่เกิดเหตุ และไม่ค่อยยอมรับความคิดของโคนันเท่าไรนัก โคนันจึงต้องใช้อุปกรณ์ของ ดร.อากาสะ ช่วยในการไขคดี โดยใช้นาฬิกายิงเข็มยาสลบ ทำให้โคโกโร่สลบไป และใช้เครื่องเปลี่ยนเสียงรูปหูกระต่าย แปลงเสียงให้เหมือนโคโกโร่ชั่วคราว และพูดไขคดีแทนโคโกโรที่หลับอยู่ ทำให้โคโกโร่ได้รับฉายา "โคโกโร่นิทรา" โดยที่ตัวโคโกโร่เองก็ไม่ทราบถึงที่มาของฉายา
การสืบหาองค์กรชุดดำและยาแก้พิษที่มีเพียงองค์กรเท่านั้นที่สามารถผลิตยาได้ดำเนินต่อไป โดยที่โคนันเองก็ต้องปกปิดตัวตนของตนให้ได้มากที่สุด เพราะยิ่งมีคนรู้ถึงตัวตนที่แท้จริงของเขามากเท่าไร หากองค์กรไหวตัวทันขึ้นมาก็จะยิ่งมีคนเดือดร้อนมากเท่านั้น
ตัวละครหลักในเรื่อง
-คุโด้ ชินอิจิ
ชินอิจิเป็นนักเรียนชั้นปีที่ 2 ห้อง 2B โรงเรียนมัธยมปลายเทย์ตันอายุ 17 ปี เป็นลูกชายของคุโด้ ยูซากุ และคุโด้ (ฟุจิมิเนะ) ยูกิโกะ เกิดเมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม อาศัยอยู่ที่เมืองเบกะ หมู่ 2/21 คลั่งไคล้เชอร์ล็อก โฮล์มส์ตามคุณพ่ออย่างมาก ถ้าเป็นเรื่องเชอร์ล็อก โฮล์มส์ ชินอิจิแทบจะรอบรู้หมดทุกเรื่องไม่ว่าจะเป็นชนิดของไวโอลิน หรือคดีต่างๆ
สิ่งที่ชินอิจิมีมากเกินไปคือความอยากรู้อยากเห็น และ วันหนึ่ง คุโด้ ชินอิจิ สัญญากับ โมริ รันว่าจะพารันไป Tropicalland เมื่อไปถึงจึงมีเหตุการณ์ไม่คาดฝันเกิดขึ้น ชินอิจิ เข้าไปพัวพันกับ องค์กรชุดดำ และโดนจิน (Gin) หนึ่งในองค์กรชุดดำใช้ไม้ตีหัวของเขา จนล้มลงจึงกรอกยาพิษที่คิดค้นมาใหม่ที่ชื่อว่า APTX 4869 (อาโพท็อกซิน 4869) เข้าปากของ ชินอิจิโดยหวังจะฆ่าให้ตาย แต่ยาพิษนั้นกลับส่งผลให้ชินอิจิกลายเป็นเด็ก เขาได้ใช้ชื่อใหม่ว่า เอโดคาวะ โคนัน ชินอิจิในชื่อใหม่ว่า เอโดงาวะ โคนัน จึงต้องคอยช่วยเหลือโมริ โคโกโร่ นักสืบไม่เอาถ่านพ่อของรันอย่างลับๆ เพื่อให้ได้ข้อมูลขององค์กรชุดดำที่ทำให้เขากลายเป็นเด็ก จนกลายเป็นว่าโมริ โคโกโร่ได้กลายเป็นนักสืบดัง ส่วนโคนันก็ต้องคอยหลบซ่อนและติดตามคดีจากองค์กรชุดดำต่อไป
- โมริ รัน
รันเป็นเพื่อนสมัยเด็กกับชินอิจิ และเป็นลูกสาวของนักสืบโมริ โคโกโร่ และทนาย คิซากิ เอริ รันมีทั้งความเข้มแข็งและอ่อนโยน เห็นภายนอกอาจดูแข็งแกร่ง เนื่องจากรันเก่งคาราเต้มากและเคยเป็นแชมป์คาราเต้มาก่อน แต่แท้จริงแล้วเป็นคนที่ร้องไห้บ่อย ตั้งแต่พ่อแม่แยกทางกัน เธออยู่กับโคโกโร่ พ่อของตน และก็มีการติดต่อกับคิซากิ ซึ่งเป็นแม่ของตนอยู่บ้าง พยายามจะให้ทั้งสองคนคืนดีกันแต่ก็ไม่สำเร็จ และรันก็เป็นคนที่คอยดูแลโคนัน หลังจากที่ชินอิจิหายสาบสูญ และเด็กน้อยที่ชื่อ โคนัน ปรากฏตัวหลาย ๆ ครั้งที่ รันสงสัยว่าแท้จริงโคนันคือชินอิจิ แต่ชินอิจิพยายามที่จะพิสูจน์ตัวเองหลายครั้งว่าไม่ใช่โคนัน เพื่อความปลอดภัยของรัน จากการถูกตามล่าของพากชายชุดดำ เพราะถ้ารันรู้รันอาจจะถูกพวกชายชุดดำฆ่า รันแอบชอบชินอิจิและชินอิจิก็ชอบรันแต่ทั้งสองคนไม่กล้าบอกกัน
- โมริ โคโคโร่
โมริ โคโกโร่ เคยเป็นตำรวจมาก่อนที่จะลาออกมาเป็นนักสืบเอกชน เขามักเป็นคนที่หลงตัวเอง เจ้าชู้ และชอบเล่นไพ่นกกระจอก อย่างไรก็ตาม เขามีความสามารถในด้านยูโดและยิงปืน แต่เนื่องด้วยการวิเคราะห์คดีความที่ผิดพลาดอยู่บ่อยครั้ง เอโดกาวะ โคนัน จึงใช้ลูกดอกยาสลบขนาดเล็กยิงไปที่ท้ายทอยของโมริ เพื่อให้สลบ แล้วใช้เสียงพากษ์ช่วยวิเคราะห์คดีให้อยู่บ่อยครั้ง นี่จึงเป็นที่มาของฉายา "โคโกโร่นิทรา" ที่คนทั่วไปรู้จักกันเป็นอย่างดี
