Thám Tử Lừng Danh Conan xoay quanh câu chuyện của Shinichi Kudo, một cậu học sinh trung học 17 tuổi với khả năng phá án xuất sắc. Một ngày nọ, trong khi đi chơi công viên với bạn gái thuở nhỏ Ran Mori, Shinichi tình cờ gặp một vụ án giết người khủng khiếp trên chuyến tàu tốc hành. Cậu đã giải quyết vụ án một cách xuất sắc.
Trên đường về nhà, Shinichi vô tình chứng kiến một giao dịch mờ ám của những người đàn ông mặc đồ đen. Khi bị phát hiện, cậu bị họ đánh ngất và cho uống một loại thuốc độc APTX4869 nhằm mục đích thủ tiêu. Tuy nhiên, loại thuốc này đã không giết chết Shinichi mà biến cậu thành một cậu bé tiểu học.
Cậu bé với hình dạng mới lấy tên là Conan Edogawa. Với trí thông minh và khả năng phá án của Shinichi, Conan bắt đầu cuộc sống mới và tiếp tục giải quyết các vụ án khó khăn, hỗ trợ cảnh sát và các thám tử khác trong quá trình điều tra. Cậu phải đối mặt với nhiều thách thức và nguy hiểm trong khi tìm cách khôi phục lại hình dạng và cuộc sống ban đầu của mình.