Fullmetal Alchemist transcurre en un mundo alternativo donde la magia y la alquimia existen, y de hecho esta última es una de las ciencias más practicadas. Los alquimistas son personas que se valen de un círculo de transmutación para invocar cualquier objeto que se les antoje, siempre en completa concordancia con la "ley de equivalencia de intercambio", que indica que para generar algo, tienen que entregar otra cosa de igual valor. Otra cosa que los alquimistas tienen que tener en cuenta es que está terminantemente prohibida la transmutación con humanos.

El deseo de revivir a su madre provocó que los hermanos Edward y Alphose Elric desafiasen esta norma. No sólo no lograron su objetivo sino que además Edward perdió un brazo y una pierna, y Alphonse, su cuerpo completo (logrando luego adosar su espíritu al de una vieja armadura). Ahora, enrolados en la división de alquimistas del ejército de Amestris (el país que habitan), Edward y Alphonse van en busca de la piedra filosofal, que podría devolverlos a la normalidad. Lo que no se esperan es que detrás de esa piedra filosofa hay toda una conspiración en las sombras, que pretende destruir al mundo entero...