Shinichi Kudo, ein Highschool-Detektiv, der nach einer Vergiftung mit der experimentellen Droge APTX 4869 durch die Black Organization auf das Alter von sechs oder sieben Jahren schrumpft, nimmt das Pseudonym Conan Edogawa an. Diese Verwandlung folgte seinem Angriff im Tropical Land, wo er eine verdächtige Transaktion beobachtete. Um seine Identität zu schützen und geliebte Menschen wie seine Kindheitsfreundin Ran Mouri zu bewahren, wird er zu „Conan Edogawa“ – ein Name, der Arthur Conan Doyle und Edogawa Rampo kombiniert – und zieht bei Ran und ihrem Vater, Kogoro Mouri, ein, wobei er sich als entfernter Verwandter von Professor Hiroshi Agasa ausgibt. Professor Agasa, Shinichis Nachbar und Vertrauter, ist der einzige Erwachsene, der zunächst Conans Geheimnis kennt, und stattet ihn mit speziellen Gadgets aus, um seine Ermittlungen zu unterstützen und seine wahren Fähigkeiten zu verbergen.
Obwohl körperlich ein Kind, behält Conan seinen jugendlichen Intellekt, seine Erinnerungen und seine deduktiven Fähigkeiten. Er besucht die Teitan-Grundschule, um seine Tarnung aufrechtzuerhalten, und schließt sich den Detective Boys an: seinen Klassenkameraden Ayumi Yoshida, Mitsuhiko Tsuburaya, Genta Kojima und später Ai Haibara, einem weiteren Opfer von APTX 4869. Im Umgang mit der Gruppe balanciert Conan kindliches Verhalten mit subtiler Führung ihrer Nachforschungen. Oft spielt er Unschuld vor, mit Ausrufen wie „Ah-le-le?“, um Hinweise hervorzuheben, und schreibt fortgeschrittene Deduktionen dem Fernsehen, Kogoro, Agasa oder „Shinichi-niichan“ zu.
Für diskrete Falllösungen setzt Conan Agasas Erfindungen ein: eine Betäubungspfeil-Uhr, um Kogoro zu sedieren, und eine Fliege mit Stimmverzerrer, um ihn zu imitieren, wobei er den handlungsunfähigen Kogoro als „Sleeping Kogoro“ bezeichnet. Diese Taktik steigert Kogoros Ruf als Detektiv und verschafft Conan Zugang zu polizeilichen Ermittlungen und potenziellen Hinweisen auf die Black Organization. Wenn Kogoro nicht verfügbar ist, nutzt Conan manchmal Stellvertreter wie Sonoko Suzuki. Gadgets wie kraftverstärkende Kick-Schuhe, solarbetriebene Skateboards und Detektiv-Abzeichen-Kommunikatoren/-Tracker gleichen seine körperlichen Einschränkungen aus und ermöglichen ihm Aktionen wie das Überwältigen von Kriminellen mit präzisen Fußballschüssen.
Conans Hauptziele sind die Zerschlagung der Black Organization, die Entwicklung eines permanenten APTX 4869-Gegenmittels und der Schutz seiner Lieben – insbesondere Ran, die nichts von seiner Identität ahnt. Diese Geheimhaltung führt zu wiederkehrenden Konflikten, etwa wenn Ran Conan ihre Gefühle für Shinichi gesteht oder während intimer Momente wie gemeinsamer Bäder. Seine Doppelexistenz belastet seine Beziehung zu Ran, die gelegentlich eine Verbindung zwischen Conan und Shinichi vermutet, aber stets in die Irre geführt wird.
Conan konfrontiert hochrangige Mitglieder der Black Organization in großen Handlungsbögen. Im Vermouth-Bogen entlarvt er Sharon Vineyard als die getarnte Vermouth, die ihn später aufgrund Rans Mitgefühl verschont. Der Kir-Bogen enthüllt seine Allianz mit der FBI/CIA-Agentin Hidemi Hondou (Deckname Kir), einer Undercover-Agentin in der Organization. Im Bourbon-Bogen deckt er Bourbons wahre Identität als PSB-Offizier Rei Furuya auf und schmiedet nach Missverständnissen eine Zusammenarbeit. Im laufenden Rum-Bogen ermittelt er gegen den zweitmächtigsten Mann der Organization, Rum, und identifiziert den Sushi-Koch Wakita Kanenori als Hauptverdächtigen basierend auf Haibaras vagen Beschreibungen.
Conans Netzwerk erstreckt sich über die Detective Boys hinaus auf Verbündete wie den Osaka-Detektiv Heiji Hattori (der seine Identität durchschaut), Agasa, Haibara und Strafverfolgungsbeamte wie Inspektor Megure, Detektivin Miwako Sato und Officer Wataru Takagi. Er tauscht Kontakte mit den Beamten Takagi, Chiba und Yumi Miyamoto aus und nutzt diese Verbindungen für Fallressourcen, während er seine Exposition minimiert. Seine internationale Reichweite umfasst FBI-Zusammenarbeit mit den Agenten Jodie Starling und Shuichi Akai.
Zu seinen Schlüsselmerkmalen zählen ein fotografisches Gedächtnis, Fußballfertigkeiten, die er an seinen Kinderkörper angepasst hat, die Fähigkeit zum Lippenlesen und seine Ton