Nhân vật chính trong bộ truyện - Shinichi là một thám tử trung học cấp III nổi tiếng với việc phá được nhiều vụ án hóc búa. Trong một lần đang đi điều tra, Shinichi đã bị thành viên của Tổ chức Áo đen phát hiện và đánh cậu bất tỉnh. Sau đó, chúng đã ép cậu phải uống loại thuốc độc vừa được Tổ chức điều chế mang tên APTX 4869 để giết cậu nhằm bịt đầu mối. Thế nhưng, Shinichi không chết mà thay vào đó lại bị teo nhỏ trở thành một đứa bé lớp 1. Cậu liền tới nhà của ông tiến sĩ Agasa, một người bạn thân của gia đình mình để tìm sự giúp đỡ. Từ đây, cậu bắt đầu sống với thân phận mới là Edogawa Conan nhằm che giấu danh tính thật và bảo vệ người thân khỏi sự liên lụy bởi Tổ chức này.

Shinichi được thừa hưởng khả năng suy luận và điều tra chi tiết trong những vụ án hình sự từ cha ruột của mình - Tiểu thuyết gia trinh thám Yusaku Kudo. Việc bị teo nhỏ cơ thể do chất độc APTX 4869 không gây ra bất kỳ thiệt hại nào về trí tuệ của Shinichi Kudo. Sử dụng tài quan sát cùng khả năng suy luận vượt trội của mình, dưới vỏ bọc của Thám tử ngủ gật Mori, Conan đã dễ dàng hoá giải hàng trăm vụ án lớn nhỏ.

Hattori Heiji được biết đến là một thám tử nổi tiếng nhất miền Tây Osaka. Cậu trở thành địch thủ của Shinichi và xuất hiện lần đầu tiên trong tập "The Diplomat Murder Case". Sau tập "Holmes Freak Murder Case", Hattori đã biết được Conan chính là Shinichi bị teo nhỏ và đã giữ kín bí mật cho cậu. Từ đó, hai thám tử bắt đầu hiểu nhau hơn và thỉnh thoảng cùng nhau phá vài vụ án. Giữa họ dù vẫn có cảm giác cạnh tranh (chủ yếu từ phía Heiji do bản tính hiếu thắng của cậu) nhưng cả hai vẫn trở thành bạn tốt của nhau. Trên thực tế, Heiji đã ngầm ghi nhận và áp dụng một vài bài học làm thám tử từ Shinichi.

Nhờ có gia thế “siêu khủng”: Bố là cảnh sát trưởng Osaka, mẹ là võ sư Kendo, Hattori Heiji đã tham gia phá án cùng các sĩ quan từ nhỏ. Đây chính là tiền đề để anh phát triển kỹ năng lập luận sắc sảo giống như Shinichi Kudo. Ngoài khả năng phân tích hiện trường vụ án, Hattori Heiji còn sở hữu một trí nhớ đỉnh cao về các chữ cái và con số được mã hóa phức tạp chỉ trong nháy mắt.

Akai Shuichi là một người Mỹ gốc Nhật. Anh là một người đàn ông lạnh lùng, khép kín và ít nói, những lời nói của anh thường mang tính ẩn dụ để che giấu mục đích thật của mình, bên trong anh chứa đựng rất nhiều tâm sự mà anh ít khi kể với ai. Anh có mối hận sâu sắc với Tổ chức Áo đen, do đó anh hay làm việc quên thời gian với quyết tâm tóm gọn toàn bộ băng ổ của chúng. Akai Shuichi được coi là một trong những viên đạn bạc của FBI và là nỗi khiếp sợ của Mafia.

Không một chuyên án nào của FBI tấn công Tổ chức Áo đen mà không có mặt Akai. Anh là một người giàu lòng yêu thương, chung thủy nhưng lại ẩn thân trong một vỏ bọc lạnh lùng, vô cảm. Anh sắc bén trong công việc, táo bạo trong nhiệm vụ, tinh tường trong quan sát và suy luận. Được đánh giá là một trong những nhân vật có khả năng suy luận ngang ngửa với Conan. Anh ta từng hợp tác với Conan để hóa giải các nguy hiểm đến từ Tổ chức Áo đen. Không những thế, Akai cùng Yusaku Kudo đã suy luận được tên của ông trùm Tổ chức Áo đen là Karasuma Renya thông qua các gợi ý ASACA và MASCARA. Sau khi giả chết, Akai Shuichi đã giả trang thành sinh viên kỹ thuật Subaru Okiya và chuyển đến sống tại nhà đang bỏ trống của Shinichi Kudo.

Gin là thành viên cao cấp và vô cùng nguy hiểm và trong Tổ chức Áo đen. Chưa rõ ngày tháng năm sinh của Gin. Hắn là người đã tấn công và đầu độc Kudo Shinichi với APTX-4869. Gin là người thuận tay trái. Gin thường để Vodka lái chiếc xe hơi Porsche 356A. Gin là một người có cấp bậc cao trong Tổ chức nên hắn thường chỉ huy các kế hoạch của tổ chức. Với đầu óc nhạy bén, tỉnh táo và hiệu quả và bản tính dứt khoát hắn có thể đánh hơi bất cứ cái bẫy nào mà Vodka dễ dàng rơi vào. Gin chuyên đảm đương nhiệm vụ truy sát những kẻ phản bội tổ chức, nhưng Sherry (bí danh của Haibara trong Tổ chức) lại trở thành trở ngại rất lớn đối với Gin do sự trợ giúp của Conan.

Gin là đối thủ nguy hiểm nhất đối với Conan. Hắn có thể khống chế ảnh hưởng của đồng hồ gây mê, vũ khí mà Conan ưng ý nhất ngoài trái banh ra. Gin còn sở hữu sức chịu đựng đáng gờm khi là người duy nhất không ngất xỉu ngay vì kim gây mê. Hắn còn nhanh trí bắn vào bên kia cánh tay bị trúng kim để đẩy kim ra và dừng tác dụng của thuốc mê.

Kaito Kid là một tên trộm nổi tiếng chuyên ăn cắp ngọc ngà, châu báu, cổ vật thuộc hàng quý giá nhất thế giới được canh gác kĩ lưỡng. Cậu được biết đến cái tên Kaito Kid hay Tội phạm quốc tế #1412. Danh tính thật của cậu là Kuroba Kaito, một học sinh cao trung năm 2 của trường Ekoda. Hàng ngày Kaito sống với hai thân phận khác nhau: ban ngày cậu là một học sinh trung học bình thường, nhưng ban đêm thì cậu lại trở thành Kid và đi trộm cắp.

Kaito là đối thủ đáng gờm của Conan, vì vậy, sự thông minh của Kaito là không thể chối cãi. Kaito thường lập một kế hoạch vô cùng tỉ mỉ và toàn diện, cậu cũng thể hiện tài ứng biến đỉnh cao khi mọi thứ diễn biến khác với kế hoạch. Kaito Kid là một người sở hữu khả năng nghiên cứu và quan sát nhạy bén. Kaito có thể nhớ rõ ràng những chi tiết về người hoặc sự vật mà mình đã từng nhìn thấy. Cậu cũng nhanh chóng phát hiện và nhìn thấu những lời nói dối. Nhờ đó mà Kaito Kid là một trong những người nhận ra Conan không phải là một đứa trẻ bình thường. Nhờ khả năng nhìn thấu suy nghĩ của người khác, Kaito cũng nhiều lần thao túng đối phương, đưa ra nhiều định hướng sai lầm để lừa mọi người theo ý mình.

Bourbon là một gián điệp thâm nhập Tổ chức áo đen. Thành viên được coi là kẻ siêu tài năng trong việc điều tra và thu thập tin tức và đặc biệt là rất giỏi trong khoản ẩn mình che giấu thấu thân phận. Anh là người nguy hiểm, thông minh. Khác với Gin, Bourbon không hề lạnh lùng và cũng không bao giờ lạm dụng vũ lực. Bourbon chính là Amuro Tooru. Thực ra, Amuro là nhân viên tình báo cho Cục Cảnh sát mật Quốc gia, có tên thật là Furuya Rei và còn có biệt danh là Zero.

Trong những vụ án, anh tỏ ra là một người biết kiên nhẫn, luôn giữ bình tĩnh ngay cả khi bị lợi dụng. Mặc dù có phong cách lạnh lùng, nhưng anh cũng thường bộc lộ cảm xúc mà không che giấu gì nhiều. Giống như những thám tử khác, anh rất thích đưa ra những suy luận của mình trong các vụ án. Với ưu điểm là có kỹ thuật tâm lý học, Rei dễ dàng làm cho mục tiêu tự khai mà không thể che giấu bất kỳ điều gì. Đặc biệt, đối với những mục tiêu quan trọng, Rei sẵn sàng có những hành động tàn bạo không hề nể nang.

Kudo Yusaku là một nhà tiểu thuyết trinh thám nổi tiếng, chồng của Yukiko và cha của Shinichi. Ông nổi tiếng toàn thế giới bởi những tác phẩm truyện trinh thám của mình, đặc biệt là tiểu thuyết Nam tước bóng đêm. Khi Yusaku mới 17 tuổi, ông đã giúp thanh tra Megure giải quyết nhiều vụ án khó, giống như con trai ông bây giờ.

Tuy nhiên, ông chỉ xem mình là một nhà văn và không đi theo nghề thám tử. Ông có một tính cách điềm tĩnh và vững vàng, có thể giữ bình tĩnh trong mọi tình huống, có ngoại hình và phong thái của một quý ông người Anh, và đôi khi có khiếu hài hước. Khả năng suy luận của ông hơn hẳn con trai mình, Shinichi, đồng thời có khả năng quan sát cực tốt, chỉ cần nhìn thoáng qua là có thể nhìn ra chân tướng sự việc, là đối tượng tham vấn của cục cảnh sát.

Yusaku có kỹ năng xuất sắc về mọi mặt, ông có bằng lái cho một số loại phương tiện, đã được dạy bắn súng ở Hawaii, sử dụng máy bay trực thăng. Nếu so sánh Kudo Shinichi với Sherlock Holmes, thì Yusaku được ví như người anh trai của Sherlock, Mycroft Holmes. Đó là vì khả năng suy luận của Yusaku cũng như Mycroft đều vượt trội hơn so với Shinichi hay Sherlock, nhưng họ đều không theo nghề thám tử.

Mặc dù chỉ xuất hiện chớp nhoáng song nhân vật Matsuda Jinpei lại nhanh chóng sở hữu một lượng fan không hề nhỏ, là một cảnh sát được chuyển từ đội gỡ bom tới phòng điều tra số 1. Không chỉ sở hữu ngoại hình điển trai mà cả khí chất lẫn phong cách của Matsuda cũng “cool ngầu” không kém. Ngay từ lần đầu tiên ra mắt tại Sở Cảnh sát thì Matsuda đã thể hiện là một anh chàng kiêu ngạo và cách ăn nói cũng không nể nang ai bao giờ. Tuy nhiên, sau đó mọi người xung quanh dần nhận ra anh thực chất lại rất chính nghĩa, hài hước và tốt bụng khi luôn giúp đỡ những người yếu thế hơn.

Ngoài tính cách thì năng lực của Matsuda cũng làm nên sự “cool ngầu” của anh. Trong phim, Jinpei là một thiên tài về máy móc, đặc biệt là xử lí Bom mìn. Anh chàng có thể tự mình nhanh chóng xử lí một quả bom có kết cấu phức tạp chỉ trong vài phút, và biệt tài này cũng trở thành thương hiệu riêng mỗi khi nhắc về Matsuda Detective Conan. Ngoài trí thông minh thì thể lực của Jinpei cũng là một điểm cộng. Hành động nhanh gọn, dứt khoát khi đối đầu với tội phạm nhưng vẫn luôn giữ phong thái thoải mái, điềm tĩnh trong mọi trường hợp.

Thậm chí trước khi chết, Matsuda vẫn còn nở một nụ cười và nói chuyện thoải mái với crush là cô nàng Sato. Hình ảnh đẹp nhưng cũng trở thành khoảnh khắc ám ảnh nhất đối với khán giả phải kể đến lúc quả bom phát nổ nhưng Jinpei vẫn tươi cười ngậm điếu thuốc đang nhả khói như không hề có chuyện gì xảy ra.

Sharon Vineyard, Chris Vineyard hay Vermouth: Một thành viên cao cấp của Tổ chức Áo đen. Cô là thiên tài về kỹ thuật hoá trang và có thể giả giọng của bất kỳ ai mà không cần nhờ đến bất kỳ thiết bị nào giống như Siêu trộm Kid hay Conan. Quá khứ của Vermouth không được nhắc đến và người ta cũng không biết được lý do vì sao cô ta không hề già đi theo thời gian. Không rõ cô ta đã ở trong Tổ chức bao lâu, nhưng bằng thuật hóa trang thiên tài, Vermouth đã sống với hai thân phận: nữ diễn viên Sharon Vineyard và đứa con gái của Sharon là Chris Vineyard.

Trong Tổ chức Áo đen, cô ta đã đứng ngang hàng với những thành viên chủ chốt như Gin, Vodka. Vermouth đặc biệt chuyên nghiệp trong việc trinh sát và làm gián điệp, với phong cách làm việc rất nhanh chóng nhưng cũng rất cẩn thận để thu thập thông tin.

Sự tự tin, khả năng ngụy trang và bắt chước khiến cô có thể thực hiện những kế hoạch táo bạo như tiếp xúc gần với mục tiêu và xúc tiến kế hoạch ngay cả khi có người nghi ngờ thân phận. Không cần sự hỗ trợ của các thành viên Tổ chức khác, Vermouth đã đột nhập thành công vào Trụ sở Cảnh sát thủ đô Tokyo để đánh cắp hồ sơ các vụ án của Kogoro Mouri. Sau đó cô còn trả lại hồ sơ khi mà sự giám sát được tăng cường khi cảnh sát nhận thấy những dữ liệu bị thiếu.

Một đối thủ đáng gờm của Kudo Shinichi và Hattori Heiji. Hakuba Saguru là con trai của Tổng giám đốc Sở cảnh sát Tokyo, quan chức cảnh sát đứng thứ hai của Nhật. Gia đình khá giả, sống ở Anh là chủ yếu. Anh có ngoại hình điển trai, luôn tỏ ra lịch lãm trước phụ nữ và là một thám tử nổi tiếng ở nước ngoài. Hakuba đã vài lần cùng phá án với Conan. Trong movie 10, Hakuba dường như biết được thân phận thật của Shinichi, nhưng cuối phim đã hé lộ đó chính là do Kaito Kid cải trang thành. Anh luôn mong muốn được đối đầu với Siêu trộm Kid và cho rằng chỉ có mình mới bắt được Kid.

Trong lần chạm mặt với Shinichi Kudo và Heiji Hattori, Hakuba Sugura đã thẳng thắn tuyên bố mình không hề thua kém Shinichi Kudo và rất thích cà khịa với Heiji Hattori. Thám tử Hakuba Suguru đã phá án thành công hơn 500 vụ án lớn nhỏ trong khoảng thời gian về thăm Nhật Bản, ngoài ra còn có những vụ án mang tầm đẳng cấp quốc tế chưa từng tiết lộ.

Ooka Momiji là học sinh lớp 11 của trường trung học Kyoto Senshin, có thể suy đoán rằng Momiji xuất thân từ một gia đình khá giả vì cô có một người quản gia tên Iori Muga luôn kề cận bên cạnh và xưng hô với cô là "tiểu thư". Trong tập 93, cô tiếp tục xuất hiện với vai trò chỉ đạo cách phá án qua tai nghe cho Iori trong vụ án ở tiệm Poirot cũng có có sự tham gia của Heiji. Trong chuyến du lịch ngoại khóa của trường cấp III Teitan, Momiji lại bất ngờ xuất hiện và giúp nhóm Shinichi giải quyết vụ án "Thiên Cẩu".

Momiji và Kazuha vì cùng có tình cảm với Heiji mà đã coi nhau như đối thủ và tình địch. Trong những chương gần đây, Momiji thường vờ hành động hậu đậu nhưng khiếm nhã nhằm lấy lòng Heiji. Momiji được cho là một thám tử tài năng không kém khi đã phá được vụ án ở tiệm Poirot trước cả Conan, Heiji và Amuro chỉ nhờ một tiếng động mà cô nghe thấy được qua cú điện thoại với quản gia của mình, Iori. Có thể, cô cũng đã có nhiều lần phá án trước đây vì khi vụ việc ở tiệm Poirot đã được giải quyết, Iori gọi điện cho Momiji để thông báo tình hình và khen cô: "Lập luận vẫn xuất sắc như mọi khi... tôi tâm phục khẩu phục đó..."

Wakasa Rumi là phó giáo viên chủ nhiệm mới cho lớp 1B. Wakasa nổi bật với tính cách vụng về và vô cùng hậu đậu, nhưng những hành động vụng về đó là lớp hỏa mù cô tung ra để hạ gục kẻ xấu. Chính cô cũng luôn đưa ra các gợi ý để Conan phá án. Trong những lúc Đội thám tử nhí không có mặt hoặc không để ý, cô cũng là người đã đánh gục hung thủ chỉ trong chớp mắt và làm như đó là một tai nạn hay chỉ là do mình "đánh bừa".

Conan cũng từng nghi ngờ Wakasa là Rum - nhân vật quan trọng thứ hai sau Ông Trùm. Trong những chương xuất bản trong tháng 1 và tháng 2 năm 2023, cô được tiết lộ có tên thật là Rachel Asaka, và đang truy tìm những kẻ đã sát hại bà Amanda Hughes và Haneda Koji trong vụ án 17 năm trước để trả thù chúng. Có rất nhiều ẩn số xoay quanh người phụ nữ bí ẩn này, tuy nhiên có một điều có thể chắc chắn được rằng cô ta là một người cực kỳ thông minh vì khả năng che giấu thân phận và năng lực suy luận phá án vượt trội của mình.

Miyano Shiho là cựu thành viên của Tổ chức Áo Đen với bí danh Sherry. Shiho lớn lên trong tổ chức Áo đen cùng với người chị gái là Miyano Akemi. Cha cô là người Nhật, còn mẹ cô là người Anh. Cả hai từng là nhà khoa học phục vụ cho Tổ chức và đã bị giết với nguyên nhân chưa rõ ràng. Vốn dĩ là một thần đồng nên ngay từ lúc còn nhỏ, Shiho đã được cho đi du học ở Mỹ. Sau đó, cô trở về Nhật để làm việc cho Tổ chức khi mới 13 tuổi và tiếp tục dự án khoa học vẫn còn dang dở của cha mẹ cô với bí danh Sherry.

Theo lệnh của Tổ chức, Sherry đã nghiên cứu ra một loại hợp chất hóa học vô cùng độc hại có tên là APTX 4869. Một thời gian sau đó, vì nghi ngờ Tổ chức Áo Đen có dính líu đến cái chết của chị gái Akemi, Sherry từ chối tiếp tục hợp tác và đã bị bọn chúng giam hãm, chờ đến ngày thủ tiêu. Biết không thể thoát khỏi bàn tay của Tổ chức, cô quyết định tự sát bằng chính viên thuốc mà mình đã tạo ra. Tuy nhiên, cô không chết mà lại bị teo nhỏ lại thành một đứa bé 7 tuổi, sống cùng bác Tiến sĩ Agasa dưới tên Haibara Ai.

Kisaki Eri là mẹ của Ran, là một nữ luật sư bào chữa xinh đẹp và có tiếng. Sinh nhật của bà là ngày 10/10, trùng vời ngày Đại hội thể thao trước đây của Nhật Bản. Eri hiện đang li thân với Mori Kogoro và không sống cùng Ran trong 10 năm qua (nhưng không li hôn, do vậy theo pháp lý Nhật Bản thì bà vẫn mang họ chồng, còn khi hành nghề bà có thể dùng họ cũ). Tuy đã li thân với Kogoro, bà vẫn đeo nhẫn cưới và quan tâm đến chồng, thậm chí, đôi khi còn thử thách để xem Kogoro có còn quan tâm đến mình nữa không.

Kisaki Eri là người phụ nữ thông minh và có kỹ năng giải quyết các vụ án vô cùng tuyệt vời. Ngay từ lần đầu tiên xuất hiện, Eri đã có thể tìm ra thủ phạm và cách hung thủ thực hiện tội ác. Trong một số vụ án, cô ấy thậm chí có thể tìm ra manh mối nhanh hơn cả Conan và đưa các bằng chứng đó cho sĩ quan cảnh sát phụ trách. Bà cũng rất chú ý đến các suy luận của Conan/Shinichi mặc dù không nghi ngờ nhiều về thân phận của Conan. Eri cũng là bạn từ khi còn học trung học với chồng mình và cả với Yukiko, mẹ của Shinichi. Bà cũng từng đăng quang Miss Teitan cùng Yukiko khi cả hai còn học cấp III.

Thường được gọi là Tiến sĩ Agasa. Tiến sĩ Agasa là bạn thân của cha mẹ Kudo Shinichi, đồng thời cũng là hàng xóm của gia đình Kudo ở Nhật. Ông đã quen với Shinichi và Ran khi hai người còn rất nhỏ. Có thể nói, tiến sĩ Agasa là người thân duy nhất mà Shinichi tin tưởng khi ở Tokyo. Ông cũng là người đã phát hiện ra Miyano Shiho khi cô bị teo nhỏ thành một đứa bé và đã nhận nuôi cô. Tiến sĩ còn là người đồng hành với Đội thám tử nhí trong nhiều vụ án khác nhau.

Xuất hiện ở ngay tập đầu tiên sau khi Shinichi Kudo bị teo nhỏ, Agasa Hiroshi tạo ra ấn tượng khó quên với mọi độc giả Conan bằng thân hình to béo và có nét “hao hao” giống thiên tài vật lý Albert Einstein.

Với chỉ số IQ 155, Tiến sĩ Agasa Hiroshi đã chế tạo và phát minh ra hàng ngàn loại máy móc, trò chơi điện tử, robot và đương nhiên là những loại “Vũ khí bí mật” đã cùng kề vai sát cánh với Conan chiến đấu với bọn tội phạm hung ác như: Giày tăng cường sức mạnh, Nơ thay đổi giọng nói, Kính định vị, Đồng hồ gây mê, Máy fax kiêm cơm hộp, Huy hiệu thám tử định vị, Đai quần co dãn, Bông tai điện thoại, Thắt lưng tạo bóng, Ván trượt tuyết siêu tốc,...