En voulant ressusciter leur mère, Edward et Alphonse Elric ont utilisé une technique interdite relevant du domaine de l'alchimie : la transmutation humaine. Seulement, l'expérience a mal tourné : Edward a perdu un bras et une jambe, et Alphonse son corps, son esprit se retrouvant prisonnier d'une armure. Devenu alchimiste d'État, Edward, surnommé « Fullmetal Alchemist », se lance, avec l'aide de son frère, à la recherche de la pierre philosophale, leur seule chance de retrouver leur état initial.

Aux confins des régions de l'Est, un groupe de terroristes sabote régulièrement les voies ferrées, au grand mécontentement de la population ; la grogne monte contre l'armée, incapable de stopper les agissements des poseurs de bombes.

Les frères Elric, de passage dans la région, rencontrent par hasard le colonel Mustang et le sous-lieutenant Havoc qui enquêtent discrètement sur ce groupe terroriste et sur une série d'enlèvements que Mustang pense liée à l'affaire. Edward et Alphonse se retrouvent donc amenés à aider le Flame Alchemist dans le démantèlement de cette étrange bande de malfaiteurs...