《名侦探柯南》主演 江户川柯南：本作主角，真实身份为高中生侦探工藤新一，因被黑衣组织灌下毒药身体变小，化名为江户川柯南寄住在毛利兰家中，借助阿笠博士发明的道具，以毛利小五郎或其他人的名义破案。
毛利兰：空手道高手，工藤新一的青梅竹马，毛利小五郎的女儿。
性格温柔善良、坚强勇敢，一直在等待新一归来。
毛利小五郎：曾经是优秀的刑警，辞职后成为私家侦探。
表面上糊涂、好色，但有时也能展现出惊人的推理能力。
灰原哀：原名宫野志保，黑衣组织成员，代号“雪莉”，因反抗组织被囚禁，服下和柯南相同的毒药身体变小后逃离组织，寄住在阿笠博士家，和柯南一起对抗黑衣组织。
服部平次：关西的高中生侦探，剑道高手，与工藤新一齐名，知晓柯南的真实身份，常与柯南一起破案，和远山和叶是青梅竹马。
剧情分集介绍（由于集数众多，选取关键阶段概括） 变小开端与早期案件（1 - 50 集左右） 第 1 集：《云霄飞车杀人事件》，高中生侦探工藤新一和青梅竹马毛利兰一起去游乐园约会，在云霄飞车上目睹了一起杀人案件，新一成功破案。
之后，新一跟踪可疑黑衣男子，被琴酒打晕并灌下了尚未完成的毒药，身体缩小成小孩模样。
第 2 集：《董事长千金绑架事件》，身体变小的新一为了隐藏身份，化名江户川柯南，寄住在毛利兰家中。
此时，董事长千金被绑架，柯南利用毛利小五郎的侦探身份开始调查案件，初次展现出卓越的推理能力，成功解救了董事长千金。
第 3 集：《偶像密室杀人事件》，毛利小五郎接到冲野洋子的委托，调查她收到的恐吓信。
在洋子的公寓里发生了杀人案件，柯南通过现场线索推理出真相，第一次使用手表型麻醉枪让毛利小五郎沉睡，并用蝴蝶结变声器模仿他的声音破案。
重要角色登场与主线推进（50 - 200 集左右） 第 48 - 49 集：《外交官杀人事件》，服部平次登场，他听闻工藤新一的大名，前来挑战。
在调查一起外交官杀人案件时，平次自信满满地做出推理，但柯南发现其中漏洞，因感冒身体不适，在喝了服部带来的白干酒后暂时恢复成工藤新一，亲自揭示案件真相，让服部对他刮目相看，也为后续两人的合作埋下伏笔。
第 129 集：《来自黑暗组织的女子 大学教授杀人事件》，灰原哀登场。
她是黑衣组织成员宫野志保，因姐姐宫野明美被组织杀害，背叛组织后服下毒药身体变小，逃到阿笠博士家。
灰原哀带来了有关黑衣组织的重要信息，让柯南意识到组织的庞大和危险，从此两人开始携手对抗黑衣组织。
黑衣组织交锋升级（200 - 400 集左右） 第 176 - 178 集：《与黑暗组织的再会》，柯南和灰原哀偶然发现黑衣组织成员皮斯克在进行暗杀行动，灰原哀被皮斯克认出是宫野志保并遭其绑架。
柯南及时赶到，在关键时刻让灰原哀服下解药恢复身体，从烟囱逃脱。
最后柯南用麻醉针和手枪逼退皮斯克，但琴酒还是将皮斯克灭口，此次事件让柯南更加清楚黑衣组织的残忍和危险。
第 309 - 311 集：《与黑衣组织的接触》，柯南通过一系列线索发现了黑衣组织正在策划新的阴谋，他巧妙地潜入黑衣组织成员龙舌兰所在的场所，获取了组织交易的信息。
然而，龙舌兰在交易过程中被炸死，线索中断。
但这次接触让柯南了解到组织正在进行一项与电脑软件有关的重大计划。
红黑势力大对决（400 - 600 集左右） 第 425 集：《黑色冲击！组织魔爪伸来的瞬间》，黑衣组织计划暗杀重要人物，柯南通过一系列线索提前洞察了组织的行动。
在关键时刻，赤井秀一登场，与柯南等人联手阻止了黑衣组织的暗杀计划。
琴酒怀疑毛利小五郎与他们的行动有关，准备对其下手，柯南巧妙周旋，成功化解危机，这是红方与黑衣组织一次大规模正面交锋，各方势力的实力和谋略尽显。
第 491 - 504 集：《红与黑的碰撞》系列，本系列是柯南剧情的重大转折点。
黑衣组织为了铲除卧底，设计陷害潜伏在组织中的CIA特工水无怜奈。
赤井秀一和柯南等人与之展开了一场惊心动魄的智谋较量。
水无怜奈假死回到组织，赤井秀一“牺牲”，但实际上是柯南和赤井秀一设下的瞒天过海之计，为后续剧情发展埋下了重要伏笔。
新角色加入与局势变化（600 - 至今） 第 667 - 668 集：《婚礼前夕》，安室透登场，他以餐厅服务员的身份接近毛利小五郎，拜其为师。
安室透真实身份是日本公安警察派入黑衣组织的卧底，代号“波本”。
他表面阳光开朗，但内心城府极深，在调查案件过程中与柯南多次交手，展现出不凡的推理能力和身手。
第 779 - 783 集：《绯色的序章》《绯色的追寻》《绯色的交错》《绯色的回归》《绯色的真相》，围绕赤井秀一“复活”展开。
安室透一直怀疑赤井秀一未死，经过一系列调查和推理，与赤井秀一正面交锋。
柯南和赤井秀一等人巧妙布局，最终揭露了安室透的公安卧底身份，同时也让安室透确认赤井秀一还活着，各方势力之间的关系更加错综复杂。
目前尚无官方大结局 《名侦探柯南》仍在连载中，所以并没有官方确定的大结局。
不过，根据剧情走向和粉丝推测，结局大概率会围绕柯南恢复身体、彻底摧毁黑衣组织、各角色情感归宿等方面展开。
例如，柯南可能会找到解药恢复成工藤新一，与毛利兰相认并在一起；黑衣组织的阴谋会被彻底揭露，主要成员受到应有的惩罚；灰原哀或许也能研制出解药恢复身体，开启新的生活；其他配角如服部平次和远山和叶、高木涉和佐藤美和子等也会有圆满的情感结局 。