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！

对音乐一窍不通的孔却却是以唱作全能见称的偶像歌手，原因是背后为之代唱的胡历。胡历有着极高的音乐天赋，但由于脸上的伤疤导致无法站在台前。为了赚钱治疗住院的母亲，情愿放弃自己的音乐梦想，签下巨额的契约站在幕后做孔却的代唱。正当一切事情风平浪静的时候，却被一个神秘人揭露了代唱的秘密。巨额的违约金和社会的众多舆论，将胡历逼上绝路。这时孔却的对手纪鹤天的出现改变了胡历悲惨的命运。在自己的努力和朋友的帮助下，最终胡历勇敢地站上了舞台，重拾回自己的梦想。然而这美好的一幕背后却隐藏更大的阴谋……

某天，柯南因感冒在家休息，期间接到了灰原哀的电话。原来灰原做出了APTX-4869的最新解药，虽然只是试制品，但一心恢复工藤新一身份的柯南仍然迫不及待赶往阿笠博士的实验室。服药后，新一终于回到原有状态，不过周遭的一切却似乎有所改变：博士院子里的树长高了，出现许多新的建筑物，体育老师变得苍老，班里的同学全是陌生面孔，甚至元太、光彦和步美也都变成高中生的模样。他找到同样变成高中生的灰原，得知自己在过去的10年里不断服用解毒药导致产生抗药性，最近5年已无法变会原有状态。失落的柯南无奈看着周遭的转变，更让他倍受打击的是，小兰决定放弃杳无音讯的新一而嫁给新出老师。他们的恋情亦梦以幻，何以为终……