Алхимия в «Fullmetal Alchemist» — наука о течении жизни, о вечном круговороте жизненных сил. Направляя силу в нужное русло, алхимик может совершать преобразования (трансмутации) предметов и веществ. Простые люди верят, что единственный и главный закон алхимии — принцип равнозначного обмена. В простейшем понимании ими алхимии — чтобы при помощи алхимии собрать разбитую вазу, нужны её осколки.

Главные герои, Альфонс и Эдвард Элрики, в раннем детстве теряют мать, умершую от неизлечимой болезни. Поскольку их отец, Светлый Хоэнхайм, покинул дом задолго до этого, после смерти матери братья остаются сиротами. Но алхимический талант, который не раз проявлялся у детей, даёт им надежду. Эдвард и Ал случайно встречают женщину Идзуми, с которой они отправляются учиться как её ученики. Три года они проводят в тренировках и практике, и постигают принципы алхимии. Через три года они возвращаются назад, и нарушают величайшее табу в алхимии — запрет на трансмутацию человека: они пытаются воскресить свою мать.

Но табу существует не зря. Результат их алхимического эксперимента — не человек и тем более не их мать, а гомункул. В довершение всего Эд теряет левую ногу, а Альфонс — всё своё тело. Из последних сил Эду удаётся вернуть душу Ала и привязать её к рыцарским доспехам, стоявшим в углу комнаты — заплатив за это потерей ещё и правой руки.

И братья выживают. Ал получает себе железное тело, Эд — автопротезы взамен ноги и руки, но никто не отбирает у них их стремление к победе. Эд и Ал не собираются более пытаться воскресить человека; но они хотят вернуть себе утраченные тела. Они отправляются на поиски философского камня — вещества, позволяющего нарушить принцип равнозначного обмена.