L'histoire se déroule dans un monde où l'alchimie est reconnue comme une science. Amestris, pays assez semblable au Japon et voisin de Xing (équivalent de la Chine), est gouverné par l'armée dont certains sont alchimistes d'État.
L'alchimie peut être considérée comme le fait de transformer une chose en une autre ayant les mêmes propriétés chimiques. Cependant, les alchimistes doivent respecter certaines lois comme l'interdiction de changer du plomb en or ou encore celle de faire revivre un être humain.
A Resembool, petit village tranquille, vit la famille Elric composée de deux garçonnets, Edward et Alphonse, et de leur mère, Trisha. Leur père, alchimiste, les ayant abandonnés. C'est alors qu'Edward lui vouera une haine terrible: le départ de van Hohenheim serait la cause du chagrin de Trisha et de sa mort.
Puis un jour, les deux frères décident de s'essayer à l'alchimie, ce qui redonne un peu de baume au c½ur à leur mère.
Cependant cette joie sera de courte durée: affaiblie par le chagrin, elle décède et laisse ses deux enfants orphelins. Ils sont alors recueillis par Pinako Rockbell et Winry, sa petite fille et amie d'enfance des deux frères. Dans le but de redonner vie à leur mère, Ed et Al vont décider de recommencer l'alchimie de zéro et de tout réapprendre. Par une rencontre due au hasard, il font la connaissance d'Izumi Curtis, capable de faire de l'alchimie sans utiliser de cercle de transmutation. Ils la supplient alors de devenir leur maître en alchimie. Et c'est ainsi qu'ils vont réapprendre les bases. Après leur stage chez leur maître, ils reviennent à Resembool et vont tenter un acte interdit: une transmutation humaine sur leur mère. Comme la loi la plus importante en alchimie est qu'on ne peut rien obtenir sans avoir fait de sacrifice en échange, pour faire revivre leur mère il vont devoir sacrifier quelque chose: Alphonse y a perdu son corps en entier mais son frère a réussi à attacher son âme à une armure qui était dans le bureau de leur père; de son côté, Edward a dû céder son bras droit ainsi que sa jambe gauche.
Seulement, la transmutation humaine n'a pas du tout marché: le résultat est quelque chose qui ne survivra pas très longtemps. Ed est emmené de toute urgence chez Mamie Pinako par Al. Il choisira de se faire greffer deux auto-mails (prothèses en métal) pour remplacer ses membres manquants.
Prenant conscience de ce qu'ils ont fait, les deux frères se font une promesse: retrouver leur corps initiaux. C'est alors qu'ils partent en quête pour retrouver leur corps après avoir mis le feu à leur maison. Pour ce faire, Ed va passer le concours pour devenir alchimiste d'État. Cela lui permettra d'accéder à la bibliothèque réservée à l'armée pour effectuer des recherches, bien que le fait de devenir le chien de l'armée ne l'enchante guère. Il réussira avec brio le concours et devient ainsi le plus jeune alchimiste d'État, à 12 ans. Son nom d'alchimiste est Fullmetal.
C'est ici que commence l'histoire...
Voici une petite image avec tous les personnages de Fullmetal Alchemist (version animée)
