《名侦探柯南》的主线剧情始于高中生侦探工藤新一的遭遇。新一在追查黑衣组织时被灌下神秘毒药，身体缩小成小学生模样。为隐藏身份，他化名江户川柯南，寄住在青梅竹马毛利兰的家中，并利用其父亲毛利小五郎的侦探身份继续追查黑衣组织。
在柯南的侦探生涯中，他解决了许多案件，并逐渐揭露了黑衣组织的真面目。他结识了少年侦探团，包括光彦、步美、元太等成员，并与高中生侦探服部平次成为好友。此外，他还遇到了灰原哀，一个同样被黑衣组织变小并加入寻找组织的成员。
主线剧情中，柯南逐渐揭露了黑衣组织的一把手和二把手，并一直寻找机会变回原来的样子，同时向黑衣组织复仇。
截至2025年，TV版已更新到第1207集，主线篇仍在逐步推进中。