Mở đầu câu truyện, cậu học sinh trung học 17 tuổi (trong truyện tranh là 16) Shinichi Kudo (Jimmy Kudo) bị biến thành cậu bé Conan Edogawa. Shinichi trong phần đầu củaThám tử lừng danh Conan được miêu tả là một thám tử học đường. Trong một lần đi chơi công viên "Miền Nhiệt đới" với cô bạn từ thuở nhỏ (cũng là bạn gái) Ran Mori (Rachel Moore), cậu bị dính vào vụ án một hành khách trên Chuyến tàu tốc hành trong công viên, Kishida (Kenneth), bị giết trong một vụ án cắt đầu rùng rợn. Cậu đã làm sáng tỏ vụ án và trên đường về nhà, chứng kiến một vụ làm ăn mờ ám của những người đàn ông mặc toàn đồ đen. Kudo bị phát hiện, bị đánh ngất sau đó những người đàn ông áo đen đã cho cậu uống một thứ thuốc độc chưa qua thử nghiệm là Apotoxin-4869 (APTX4869) với mục đích thủ tiêu cậu. Tuy nhiên chất độc đã không giết chết Kudo. Khi tỉnh lại, cậu bàng hoàng nhận thấy thân thể mình đã bị teo nhỏ trong hình dạng của một cậu học sinh tiểu học.
Theo lời khuyên của Tiến sĩ Hiroshi Agasa (Herschel Agasa), Shinichi đã che giấu tung tích, sợ rằng hội áo đen có thể phát hiện ra rằng cậu vẫn còn sống. Khi Ran hỏi tên cậu, Shinichi đã ghép Conan trong tên của Sir Arthur Conan Doyle và Edogawa trong tên của Edogawa Rampo và buột mồm nói ra tên mình là "Conan Edogawa". Tiến sĩ Agasa đã nói "Conan" là một người cháu của mình, nhưng hiện ông đang quá bận rộn không thể chăm sóc cho chú bé nên đã nhờ Ran trông nom Conan giúp mình. Ran nhận lời.
Cha của Ran, Kogoro Mori (Richard Moore) là một thám tử không mấy nổi tiếng. Conan thường giúp ông này làm sáng tỏ những tình tiết bí ẩn trong các vụ án. Và vì bộ dạng bé nhỏ của Conan, cảnh sát chẳng mấy khi để tâm tới những phán đoán, suy luận của cậu bé. Conan đã mượn bộ dạng của thám tử Mori bằng cách bắn súng gây mê để cho ông này ngủ say, sau đó sử dụng thiết bị đổi giọng nói là chiếc nơ gắn trên cổ để giả giọng của Mori.
Một số nhân vật quan trọng khác xuất hiện về sau là cha mẹ của Shinichi, Yusaku (Booker) và Yukiko (Vivian) Kudo, Heiji Hattori (Harley Hartwell), một đối thủ của Shinichi đến từ Osaka, Siêu đạo chích Kid(Kaitō Kid, cũng từng xuất hiện trong Magic Kaito), nhà sáng chế ra thuốc APTX4869, Shiho Miyano (mật danh "Sherry" là người của tổ chức Áo đen, cũng bị biến thành một đứa trẻ sau khi uống chính loại thuốc độc mình đã sáng chế ra với hy vọng chạy trốn khỏi tổ chức, và sau này về sống với Tiến sĩ Agasa dưới cái tên mới là Ai Haibara), các thành viên của Tổ chức Áo đen: Gin, Vodka, Tequila, Calvados, Pisco, Vermouth, Kir, Chianti, Köln, và một "thủ lĩnh" bí ẩn chỉ được nhắc đến rất mơ hồ.
Để duy trì vỏ bọc bên ngoài, Conan đi học ở trường Tiểu học Teitan và kết bạn với ba đứa trẻ ở trường, Genta Kojima (George Kaminski), Mitsuhiko Tsuburaya (Mitch Tennison) and Ayumi Yoshida (Amy Yeager) tạo thành Đội thám tử nhí (Detective Boys/Shōnen Tantei-dan) trong bản gốc). Mặc dù Conan cảm thấy bất mãn khi chơi với đám bạn do tuổi thực của mình, bộ tứ đã có nhiều cuộc phiêu lưu với nhau và ba đứa trẻ đã cho thấy khả năng làm trợ lý thám tử ở tuổi của chúng. Sau này, Ai Haibara - tức Sherry cũng trở thành thành viên của đội thám tử nhí này.
Các nhân vật chính
Shinichi Kudo (工藤 新一 Kudō Shin'ichi) / Jimmy Kudo
- Một thám tử học cấp III đang ở trong hình dạng của một cậu bé với bí danh Conan Edogawa (江戸川コナン Edogawa Conan). Sinh ngày: 4 tháng 5. Shinichi cũng như Conan rất ghét ăn bánh táo hoặc nho khô, tại tác giả Gosho cũng rất ghét loại bánh này.
Ran Mori (毛利 蘭 Mōri Ran) / Rachel MooreRan mori -
- bạn thân nhất của Shinichi từ thời tiểu học. Hai người yêu nhau nhưng họ chưa bao giờ có đủ dũng khí để thổ lộ tình cảm cho đối phương. Cô ấy có khả năng về võ thuật và là đội trưởng của đội karate. Cô giành hầu hết thời gian ở nhà để chăm sóc Conan (cô vẫn chưa biết đó chính là Shinichi) và người bố tắc trách của mình, thám tử Kogoro Mori.Tên cô bắt nguồn từ tên bố nuôi Moris Lubran của nhân vật Arsene Lupin trong truyện Quý ông đạo tặc. Sinh ngày: 1 tháng 10.
Shiho Miyano (宮野志保 Miyano Shiho) thường gọi là "Sherry" (シェリー), còn có tên khác là Haibara.
Trước đây là một thành viên của Tổ chức Áo Đen. Cô bị cấp trên dối gạt chế tạo thuốc trừ sâu, thực chất đó là loại thuốc giết người đã làm Shinichi bị teo nhỏ. Về sau khi phát hiện ra sự thực, cô đã tìm cách trốn khỏi Tổ chức nhưng bị chúng nhốt vào hầm tối, bắt nhịn đói khát mà chết. Rơi vào đường cùng, cô nuốt viên thuốc với ý định tự sát nhưng lại bị teo nhỏ. Trốn thoát khỏi Tổ chức với thân hình một bé gái, cô đã được tiến sĩ Agasa nhận nuôi và trở thành bạn của Edogawa Conan.
Kogoro Mori (毛利 小五郎 Mōri Kogorō) / Richard Moore
- bố của Rachel, một cảnh sát bị sa thải và là một thám tử tư kém cỏi. Ông kết hôn với bà Eri Kisaki (Eva Kadan), một luật sư thành đạt và xinh đẹp. Hiện tại họ đang sống ly thân. Mặc dù có lối sống vô trách nhiệm, ông ta rất quan tâm chăm sóc đến cô con gái, và đôi khi thể hiện danh dự và đạo đức nghiêm khắc.
Hiroshi Agasa (阿笠 博士, Agasa Hiroshi, hay Agasa-hakase)
http://lh6.ggpht.com/_QDl4czKtYy8/S2SRYr7zJyI/AAAAAAAAAJI/D70G0tBAIXI/agasa.jpg" border="0" alt=""/>
- ông tiến sĩ hàng xóm của Shinichi. Ông là một thiên tài sáng chế, đã tạo ra rất nhiều phát minh giúp cho Shinichi thích ứng được với thân hình bị tẹo nhỏ.
Genta Kojima (小嶋元太 Kojima Genta) / George Kojima).
Là cậu nhóc béo phì, luôn tự nhận mình là đội trưởng đội thám tử nhí. Cậu mê tít cô bé Ayumi.
Mitsuhiko Tsuburaya (円谷光彦 Tsuburaya Mitsuhiko) / Mitch Tsuburaya (manga).
Là cậu bé thông minh khá cao . Luôn tin khoa học có thể giải quyết mọi thứ, cậu rất thích Ayumi và coi Conan là đối thủ!.
Ayumi Yoshida (吉田歩美 Yoshida Ayumi) / Amy Yoshida.
Cô Bé này khá dễ thương. Cô bé rất thích Conan nên hay ghen tị với Haibara