为追求蕴藏着强大力量的“贤者之石”而持续旅行的艾尔利克兄弟，哥哥爱德华，是史上最年轻获得国家炼金术师资格的天才炼金术师，弟弟阿尔冯斯，虽然外表是壮硕盔甲姿态，事实上是个非常温柔体贴的少年。来到东方边境的小镇里欧尔的两人，在那里他们目击了自称为太阳神雷特代理人，柯奈洛教主的“奇迹之术”。

因关系到“贤者之石”，艾尔利克兄弟在里欧尔教会的秘密地下室与柯奈洛教主对决。但是却遭到察觉教主有危机的雷特教信徒们打断。两人虽然逃到街上，但却被信仰深厚的里欧尔镇民发现并包围。因“奇迹之术”而动起来的雷特神像，致使阿尔被破坏、爱德被逮捕，并且被拖到柯奈洛的面前。

在旅途中顺路绕进的街角旧书店里，找到了炼金术入门书的爱德和阿尔，回想起了阅读这本书学习时的往事。那是在两人还很幼小的时候，在故乡利赛布尔村生活的事。他们想看到母亲开心的笑容，为了这个单纯的心愿，两人开始争相学习炼金术。

为了成为国家炼金术师，艾尔利克兄弟离开故乡利赛布尔出外旅行。旅途中听到炼金术师马吉哈鲁的传闻，而前往造访其居住的村庄，但那个村子却传出死人复活陆续攻击活人的不祥谣言。

为了成为国家炼金术师，爱德华与阿尔朝向中央市前进。当打电话向马斯坦中校报告自己即将到达的消息时，出乎意料的被命令搭上下一班列车。于是两人遂急忙跳上指定的火车。没想到，与家人出来旅行的哈克洛将军正好也在该列车上。

为了准备国家炼金术师资格考试，爱德华与阿尔住进了由马斯坦介绍的，生物体炼成界的第一人“缀命之炼金术师”修‧塔卡的家中。受到塔卡的女儿妮娜与爱犬亚历山大的鼓励，兄弟俩每天都埋首苦读。然后，考试当天，爱德华与阿尔前去应考了。

爱德华以12岁的年纪通过“国家炼金术师资格考试”的试验，成为了史上最年轻的合格者，并从马斯坦手中接下了作为国家炼金术师证明的银怀表。然后塔卡家举办了庆祝派对，妮娜与亚历山大玩得不亦乐乎。但塔卡此时却为了即将到了的审定日子，被逼入了绝境。

爱德华没能解救妮娜，内心备受后悔与无力感的煎熬。马斯坦此时却命令爱德华去分析塔卡留下的研究，爱德华对这样“冷酷”的命令感到非常愤怒，一个人独自开始搜索杀害妮娜的犯人。

感受到自己的渺小与无力，为了要达成自己的目的，爱德华决意成为国家炼金术师，但在得到种种特权的同时，也意味着将成为“军方的走狗”。随后，爱德华接到了马斯坦所下达的身为国家炼金术师的第一个任务。

在前往和马斯坦做报告的途中，兄弟俩在水之都阿库罗亚中途下车。阿库罗亚是有名的观光胜地，但最近却有位名叫“赛壬”的怪盗出没。该人身份不明，唯一的线索只有这家伙会使用炼金术。兄弟二人接受了街上刑警的委托，协助帮忙寻找怪盗。

听到“贤者之石”的传言，爱德华与阿尔来到了黄金的产地杰诺塔姆。这里曾是繁极一时的城镇，不知从何时开始渐渐没落下来，于是镇民们便把最后的希望寄托在马古瓦尔所研究的“贤者之石”之上。而爱德华与阿尔在那里得知了冒牌艾尔利克兄弟的存在。

瑟尔和弗雷查打着艾尔利克兄弟的名号，继续从事着“贤者之石”的研究。为了从“红水”中精制出“贤者之石”，拉瑟尔依照马古瓦尔的指示实行了某个方法，但最后由于他们实在无法狠下心来实行，遂被逮捕到地下牢房。

身为国家炼金术师必须提出调查报告，为了这个目的，爱德华与阿尔冯斯来到了东方司令部。当爱德华寻问马斯坦自己在杰诺塔姆所听到的关于马可医生谣言时，却被巧妙地避开了话题。于是爱德华心生一计，决定以马可的情报为赌注，向马斯坦提出了模拟战斗的要求。

过去在伊修巴尔内战中从军方脱逃的前国家炼金术师马可医生。兄弟二人为了拜访这位“贤者之石”的研究者，来到了海德村。爱德华要求马可让自己看当初从军方带走的“贤者之石”的研究资料。

遭到斯卡追杀的爱德华与阿尔，在千钧一发之际被阿姆斯特朗解救，并带着马可一起逃命。当马可知道斯卡是伊修巴尔人之后，便开始谈起过去发生的那场战争，伊修巴尔内乱凄惨的事实真相。

为了修理被斯卡破坏的机械铠，爱德华与阿尔和随身保护他们的阿姆斯特朗一同前往利赛布尔。马可秘密给予的纸条中，记载着“贤者之石”相关研究资料的藏匿处，中央图书馆第一分馆。为了好不容易掌握到的“贤者之石”线索，两人又再度出发。

为了修理机械铠，爱德华、阿尔与阿姆斯特朗回到了利赛布尔。自从放火烧掉自己的家，开始旅行寻找“贤者之石”的那一天起，这是四年来第一次返乡。比拿可与温莉虽然讲话刻薄，但还是很温馨地迎接二人的归来。

为了得到马可留下的“贤者之石”研究资料，爱德华与阿尔再度造访中央市。然而资料的保管地点中央图书馆第一分馆确早已因火灾而焚毁，根据目击者的证言推测，犯人是斯卡。

为了取回失去的一切，艾尔利克兄弟长久以来追求的“贤者之石”，那是牺牲许多人的生命才制造出来的东西。这个冲击性的事实真相几乎让爱德华崩溃，但是他还是决定要探究马可留下的笔记“真实的深处的深处”的真意。

爱德华与阿尔查出了“贤者之石”的研究场所是第五研究所。这个本来应该已成废墟的这个地方，却有着重重戒备与无数的机关。而此时出现了袭击爱德华与阿尔的两个黑影，死刑犯48号与66号。