新一目睹了黑衣男子的可疑交易现场，可他只顾着看交易却忽略了背后来的另一个同伙，被其砸倒在地并被他们灌下了奇怪的药。
黑衣男子认为新一必死便匆匆离去，不知道过了多久新一醒来了，但他的身体竟然缩小了，变成小孩子的新一逃回了自己的家门口。
因为父母常去国外，新一只好求助住在隔壁的古怪发明家阿笠博士。
为了他和身边人的安全，不让黑色组织还知道自己活着，在阿笠博士的建议下新一决定隐瞒自己的身份并戴上了父亲的眼镜。
阿笠博士也是第一个制造新一真实身份的人此时小兰来到家中青梅竹马的小兰不认识变小的新一，当被问起名字时情急之下新一爆出了江户川柯南这个名字。
而博士表示自己是个老头子，不适合带小孩，于是拜托小兰把柯南带回家中寄养，柯南心中暗喜。
就这样柯南住进了小兰家中，利用小兰父亲毛利小五郎的侦探身份开始搜查黑衣组织的情报。
身体虽然变小，但头脑依然非常灵活的江户川柯南开始了他变小之后的名侦探之旅。
因为没有高中生的体力，警方也不会再相信一个小学生的推理，而小兰他爸没想到是个十足的废柴侦探，于是柯南便利用阿笠博士的发明在众多案件中先用麻醉枪射晕了毛利小五郎，再用蝴蝶结变声器躲在其身后，模仿小五郎的声音。
用自己的推理解决了一个又一个疑难案件，毛利小五郎因此声名鹊起。
总是在睡着是推理的他逐渐被大家称为“沉睡的小五郎”，但有时毛利不在，柯南基本上只用麻醉枪射脑子不太好的人，可以把毛利换成圆子，把原子换成沙雕警官山村操。
这些人醒来后也不会去追问之前发生了什么，总能蒙混过关，只有柯南被迫重新过上了小学一年级的生活。
在学校里他结交了变态王步美等小孩子，这三个一年级小学生自此组成了少年侦探团，通过侦探徽章、追踪眼镜、太阳能滑板车、手表型手电等一系列道具的辅助，侦探团也是解决了不少案件，遇到坏人柯南还可以用足球腰带发射一颗足球用穿在脚上的脚力增强鞋踢出足球。
柯南变小之前在夏威夷和父亲不仅学会了开飞机，还学会了开枪等多项技能，在新干线上柯南又碰见了当初给他灌药的两个人。
变回工藤新一的机会来了，柯南座位上安装了窃听器从他们的对话中得知他们的代号为琴酒和伏特加。
刚刚进行了一笔交易，而交易的对象的公文包装着炸弹，只要到了时间，那家伙就会毫不知情的按下爆炸按钮，新干线也将会化为灰烬。
是谁的公文包呢？这个戴着金色眼镜的彪形大汉看来不是，嫌疑人有三个使用笔记本电脑的it男、带着大哥大的职场女、这个听着随身听的老爷爷，到底是谁呢？
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