‘이 손바닥에 있는 것은 희망인가, 절망인가.’ 연금술, 그것은 등가교환의 원칙 아래에 물질을 이해하고 분해하여 새로이 구축하는 이 세계의 최첨단 학술이다. 어린 나이에 어머니를 여읜 연금술사 형제는 이 연금술의 최대 금기로 여겨지는 인체연성을 시도하여 잃어버린 어머니의 미소를 되찾으려 하나, 연성은 실패하고 형제는 금기를 침범한 대가를 치른다. 자신의 육체를 잃어버리고 거대한 갑옷에 영혼이 정착된 동생 알폰스 엘릭. 잃어버린 수족을 대신하여 오토메일(기계 의지; 義肢)을 휘감아 '강철의 연금술사'라는 이명을 짊어진 형 에드워드 엘릭. 형제는 잃어버린 모든 것을 되찾기로 결심하여 먼 옛날부터 연금술사의 전설로 내려져 온 기적의 영약 현자의 돌을 찾는 여정에 오른다. 그러나 현자의 돌의 진실에 가까워질수록 형제는 이를 둘러싼 더욱더 커다란 음모와 직면하게 되는데…….