工藤优作擅长写推理小说，曾出版《暗夜男爵》系列小说；会编剧，第一次为电影《绯色的搜查官》编写剧本还获得了奥斯卡最佳剧本奖；会编写游戏场景，曾为游戏“茧”编写游戏场景。
工藤优作推理能力非常强，水平在新一之上，曾仅凭工藤有希子发来的一张图片就推理出真正的犯人；擅长手枪射击；会驾驶汽车、飞机、直升机、快艇等交通工具；擅长多门外语；后期工藤优作都把这些技能在夏威夷岛教给了儿子工藤新一。
工藤优作结识妻子工藤有希子是因为优作小说改编为影视剧时，女主人公由有希子饰演。在去美国之前，工藤优作经常帮助日本警方侦破案件，20年前在向有希子求婚时也遇到了命案。
婚后，工藤优作虽然常与工藤有希子拌嘴，被新一称为“夫妻吵架每天都有”，不过很快就会和好，大部分都是工藤优作道歉在先，感情依旧很好。定居美国后，继续从事小说创作，经常看报纸时对说出对案件的推理，因此将有希子捧红为美国家喻户晓的女侦探——“暗夜男爵夫人” 。
工藤优作曾和工藤有希子回日本，从阿笠博士处得知了江户川柯南的真实身份，后工藤优作扮成“暗夜男爵”的形象，工藤有希子易容为江户川柯南的“妈妈”江户川文代，两人联合阿笠博士装成黑衣组织的成员，把江户川柯南戏弄了一番，后来工藤优作支持儿子留在日本。
工藤优作曾经受到江户川柯南之托回到日本，易容成冲矢昴，并在江户川柯南的配合下与为逼出赤井秀一前来的安室透对峙，对峙过程中在安室透要求工藤优作易容的冲矢昴摘下口罩时由江户川柯南负责使用蝴蝶结变声器在事先安装的扩音器讲话，成功瞒过了安室透之前借住在工藤家的冲矢昴为赤井秀一易容一事。
工藤新一在参加修学旅行时被拍到视频，又有人在网络上发布“自己看到了工藤新一”的言论，为了尽快消除影响，工藤有希子和工藤优作找到了信息发布人，并给了她两人的签名，信息发布人便答应再发一个帖子辟谣称自己看到的并非工藤新一。
后来通过与赤井秀一的交淡，工藤优作推理出了黑衣组织的首领为乌丸莲耶。在将这个推理告诉柯南之后，最终决定与工藤有希子一起留在日本协助柯南考虑以后的对策。
安室透曾受黑衣组织二把手朗姆的指示调查工藤新一是否死亡，准备偷偷潜入工藤新一家搜集情报时，暂住在工藤新一家的赤井秀一通过柯南的通报提前得知了安室透的计划，二人在门口持枪对峙。后来被开灯的工藤优作和工藤有希子打断，随后工藤优作和工藤有希子邀请安室透一起喝红茶。
贝尔摩德曾受黑衣组织的二把手朗姆的命令调查工藤夫妇为何突然回国，计划在工藤家信箱塞一家意大利餐厅传单，并趁机在餐厅的食物中下毒，但优作识破了其计划，二人假装吃下了食物，实际上将食物倒在了有希子的包里。之后故意装作食物中毒借此机会观察组织的行动。与此同时，优作有一个在工藤家进行的的直播推理秀，贝尔摩德在误以为工藤夫妇食物中毒后，易容成工藤优作前往工藤家，并装作怪盗基德的语气，让柯南以为是怪盗基德为了报答优作曾经在之前的案件中洗刷自己的嫌疑，才来代替优作上节目。在案件解决后，柯南从目暮口中的得知真正的怪盗基德此时出现在涉谷，但贝尔摩德已经趁机离开了，并错误地认为工藤夫妇对组织没有任何威胁。柯南急忙赶回工藤家，得知了优作和赤井秀一早已商量了对策，并在工藤家安排了众多FBI搜查官埋伏。优作和秀一告诉柯南组织暂时不会再来工藤家，但是之后组织还会有更大的动作。
工藤新一的父亲，世界首屈一指的推理小说家，年轻时就对推理有浓厚的兴趣，代表作是《暗夜男爵》系列小说。现与妻子工藤有希子居住在美国洛杉矶，偶尔回日本。与邻居阿笠博士、警视厅目暮十三警部是好友，去美国后，拜托阿笠博士管理以前的案件资料并照顾新一。后来在阿笠博士那里得知新一变小的事情。
工藤优作的眼镜较大，他的瞳色为蓝色，他常常戴着方形的黑色全框眼镜。他年轻的时候没有留胡子，但是现在留着胡子。他常着西装登场，他出去玩的时候也会穿便装。他拥有着一头黑色的短头发，而且他的头发类似于新一。
工藤优作遇到案件的时候不但不会慌张，还非常沉着冷静，能够理智分析案件。他很关心儿子的安危，也是个能够理解儿子感情的好父亲，他很支持柯南留在日本。有的时候，他也很喜欢开玩笑，他曾经有一次和有希子等人装作黑衣组织成员戏耍了一番。
