Cốt truyện diễn ra vào đầu thế kỷ 20, trong một xã hội mà thuật giả kim (là khoa học kỳ bí cổ đại nghiên cứu sự biến đổi của vật chất) là thật, cực kỳ phát triển và được mọi người tôn trọng. Bộ phim này nói về các anh em Edward (Ryosuke Yamada) và Alphonse Elric, người sau khi cố gắng nghiên cứu kỹ thuật bị cấm về sự biến đổi con người, đã phải chịu hậu quả. Alphonse mất toàn bộ cơ thể của mình trong khi Edward mất chân trái. Edward sau đó hy sinh cánh tay phải của mình để cứu lấy linh hồn anh trai của mình bằng cách gắn nó vào một bộ áo giáp bằng kim loại. Edward sau đó được trao cơ chế giả tạo cơ học được gọi là “automail” thay cho cánh tay và chân bị mất. Khi được chấp nhận vào Alchemists của Nhà nước, anh ta được đặt biệt danh là “Fullmetal Alchemist”, họ làm tất cả trong khi tìm kiếm viên đá triết học huyền thoại Alphonse, với hy vọng sẽ sửa chữa cơ thể của họ.