工藤新一是全国著名的高中生侦探，在一次追查黑衣人犯罪团伙时不幸被团伙成员发现，击晕后喂了神奇的药水，工藤新一变回了小孩！新一找到了经常帮助他的阿笠博士，博士为他度身打造不少间谍武器。为了防止犯罪团伙对他进行报复，新一决定隐姓埋名，暗中追查他们，希望能得到解药。一日，新一 的女友毛利兰来到了阿笠博士的家寻找男友的下落，被小兰撞见的新一情急之下编造了自己名叫江户川柯南，随后柯南寄居在了小兰家。小兰的父亲毛利小五郎是一名私家侦探，新一可以籍着和他一起四出办案一起追查黑夜人的下落。柯南在小学认识步美等小学生，他们一起组织了一个少年侦探团，向罪犯宣战！
在这个科技飞速发展的时代里，想要解读人类脑中残留的影像早已不是一件难题，一个专门利用此项技术侦破案件的组织——第九研究室应运而生。在室长薪刚（关智一 配音）的带领下，身强体壮的青木一行（浪川大辅 配音）、心理学者天地奈奈子（野中蓝 配音）等精明强干的队员们利用各自的能力破解着一桩又一桩扑朔迷离的案件。 虽然技术让破案变得更加迅速和简单，但其中涉及到的有关隐私和权利的部分一直都处在道德的灰色地带。同时，每日面对着被害者死前目击到的残酷影像，要如何在工作和生活之间划上清晰的分界线也成了组员们要面对的一大难题。
