Film Fullmetal Alchemist ini mengisahkan tentang petualangan kakak beradik bernama Edward Elric (Ryosuke Yamada) dan adiknya, Alphonse (Atomu Mizuishi) yang baru saja ditinggal mati oleh ibunya.
Keduanya hidup di dunia alternatif yang menganggap bahwa ilmu alkemi adalah teknik ilmiah yang paling maju. Kemudian, kedua saudara tersebut memiliki ide gila dan nekat karena ingin menghidupkan kembali sosok ibunya dengan menggunakan teknik transmutasi yang sangat dilarang dalam ilmu alkemi.
Namun, rencana tersebut tak pernah berhasil dilakukan. Bahkan akibat dari rencana itu, Edward kehilangan kaki kirinya, sedangkan Alphonse kehilangan seluruh bagian tubuhnya. Untuk menyelamatkan nyawa adiknya, Edward lantas mengorbankan tangan kanannya lalu memindahkan jiwa Alphonse ke sebuah baju besi.
Selanjutnya, keduanya berpetualang untuk menemukan batu bertuah yang memiliki kekuatan untuk menghidupkan dan mengembalikan lagi anggota tubuh mereka.
Nah, dalam perjalanan mencari batu bertuah inilah ada banyak konspirasi dan tokoh-tokoh lain yang terlibat di dalamnya seperti sahabat Ed, Kapten Hughes (Ryuta Sato), Kolonel Roy Mustang (Dean Fujioka), Profesor Shou Tucker (Yo Oizumi) hingga trio monster 7 Deadly Sins dalam source aslinya); Lust (Yasuko Matsuyuki), Envy (Kanata Hongo) dan Gluttony (Shinji Uchiyama).
