Quando eram pequenos, o pai misteriosamente abandona a família. Algum tempo depois, Trisha acaba morrendo devido à uma doença antiga que nunca tratou. Edward passou a culpar o próprio pai pela morte da mãe. Arrasados com a morte de quem tanto amavam, tentam ressuscita-la, utilizando uma técnica proibida da qual tomaram conhecimento lendo um dos livros que Hohenheim havia deixado em casa, sobre Alquimia. Diz a Alquimia que pode se conseguir qualquer coisa, desde que se pague o que se deseja tanto com um valor equivalente. É a lei máxima da Alquimia, a "Troca Equivalente".Como um corpo humano é composto por diversos elementos químicos, em teoria, pode-se criá-lo misturando os elementos certos e em suas devidas proporções. Pondo esta teoria na prática, os irmãos utilizam a receita do livro para trazer a mãe de volta a vida, e, como último ingrediente, acrescentam uma gota seu de sangue, que carrega as lembranças genéticas da mãe. Assim, é quebrado o maior tabu da Alquimia: a Transmutação Humana. Entretanto, os irmãos conseguem reviver apenas o corpo da mãe, sem alma. E por terem praticado a transmutação humana, são levados até a Porta da Alquimia (o Portal), onde o preço do corpo da mãe é cobrado: Edward perde sua perna esquerda, enquanto seu irmão Alphonse perde todo o seu corpo. Edward então sacrificou o seu braço direito em troca da alma do seu irmão, que ele selou (utilizando um selo de sangue) em uma antiga armadura.
Edward usa Automails (próteses mecânicas) implantadas no lugar dos membros perdidos, então os irmãos Elric partem em busca da lendária Pedra Filosofal, a qual, reza a lenda, amplia os poderes de um alquimista e através dela, fazendo com que possam ignorar a lei da troca equivalente, de modo que eles poderiam de alguma forma, recuperar seus corpos. Porém, eles não são os únicos interessados no artefato, os Homunculus (seres humanos artificiais), também estão atrás da pedra. Para facilitar a sua busca, Edward entra para o exército, tornando-se um Alquimista Federal (por muitos denominados "cães do exército") e passa a ser conhecido pela alcunha de Alquimista de Aço. Eles ainda cruzam o caminho de Scar, um sujeito de poderes misteriosos que busca se vingar de todos os Alquimistas Federais que encontra pela frente. Em sua jornada, os irmãos Elric descobrirão conspirações e ligações entre o exército e os homunculus.
Personagens:
Edward Elric: Junto com seu irmão Alphonse são os protagonistas. No original seu nome é dito como Edowado, sendo que o era pronunciado, mas que é na verdade nome de pessoa dito no Brasil. Edward torna-se um Alquimista Federal com apenas 12 anos e fica conhecido por todo o país sob a alcunha de o Alquimista de Aço (Fullmetal Alchemist - Hagane no Renkinjutsushi) – nome recebido devido às proteses mecânicas (automails) que usa por ter perdido seu braço direito e sua perna esquerda. Além disso, Edward usa a alquimia sem precisar fazer círculos de transmutação. Ele também pratica artes marciais sempre que pode, mas costumeiramente perde na briga para seu irmão caçula. Tem como objetivo recuperar o corpo humano de Alphonse e seu braço e sua perna. Para isso, busca com todas as suas forças a Pedra Filosofal. Se irrita facilmente, principalmente quando é chamado de baixinho. Apesar da pouca estatura e do grande senso de humor (às vezes sarcástico), ele é muito persistente e honra sua palavra e seus valores. E sempre protege seu irmão.
Alphonse Elric: Irmão mais novo de Edward. Teve sua alma fixada em uma armadura e por isso é sempre confundido com o Alquimista de Aço. Também por ter sua alma fixada em uma armadura, Alphonse tem uma imensa força física e nunca se cansa. Com um coração muito generoso, é a pessoa que melhor entende o que se passa na cabeça de Edward.
Como o mangá ainda não estava finalizado no período de produção do anime, as duas linhas se separam e começam a seguir caminhos diferentes mais ou menos a partir da metade da série. Hiromu, a criadora do mangá, divulgou que o fim da série televisiva é completamente diferente do planejado por ela.