어린 천재 연금술사 에드워드 엘릭은 12년의 짧은 인생 동안 많은 것을 잃었다. 동생 알폰스와 함께 금지된 인간 연성을 통해 죽은 어머니를 되살리려다, 에드워드는 가족을 잃는 동시에 두 팔다리를 잃었다. 뛰어난 연금술 실력으로 에드워드는 알폰스의 영혼을 거대한 갑옷에 묶어둔다. 1년 후, 국가 연금술사로 승격된 에드워드는 동생과 함께 현자의 돌을 얻기 위한 여정을 떠난다. 전설로 전해지는 이 신비로운 물체는 연금술사의 능력을 비약적으로 증폭시켜, 연금술의 근본 법칙인 '무언가를 얻으려면 동등한 가치의 무언가를 희생해야 한다'는 법칙을 무시할 수 있게 해준다고 알려져 있다. 에드워드는 군의 자원을 이용해 이 전설적인 돌을 찾아 자신과 알폰스의 몸을 원래대로 되돌리기를 희망한다. 하지만 엘릭 형제는 곧 전설적인 돌에 숨겨진 진실이 보이는 것보다 훨씬 더 크다는 것을 깨닫게 되고, 상상조차 할 수 없었던 훨씬 더 어두운 싸움의 중심부로 이끌리게 된다.