Dans le pays d'Amestris, pays où l'Alchimie est élevée au rang de science universelle, deux frères, Edward et Alphonse Elric parcourent le monde à la recherche de la légendaire pierre philosophale dans le but de retrouver leurs corps perdus. Leur père, Van Hohenheim, les a quittés il y a de cela des années, et leur mère Trisha Elric meurt quelques années plus tard d'une maladie, laissant ses deux jeunes enfants derrière elle. Un an plus tard, les deux frères tentent de la faire revenir grâce à l'alchimie, bravant la loi qui interdit formellement la transmutation humaine. Ils en payeront le prix fort. Edward, l'ainé, perdra sa jambe gauche, son petit frère perd son corps tout entier. Ed sacrifiera son bras droit en scellant l'âme de son petit frère Alphonse dans une armure. Edward décide de s'engager dans l'armée à l'âge de 12 ans en tant qu'Alchimiste d'État, réussit l'examen haut la main et obtient son nom d'alchimiste, le Fullmetal Alchemist. Avec les avantages d'alchimiste d'état et leurs recherches, les deux frères chercheront au péril de leur vie la pierre mythique qui leur rendra ce qu'ils ont perdu, mais le secret de la Pierre Philosophale est bien gardé.

Edward Elric : c'est le Hagane no renkijutsushi(Fullmetal alchemist en japonais), dit « l'alchimiste d'acier », il est donc le personnage principal de l'histoire. C'est le plus jeune alchimiste d'État (il reçut son diplôme à l'âge de 12 ans), il est à la recherche de la pierre philosophale, accompagné de son petit frère Alphonse. Il a perdu sa jambe gauche, lors de la transmutation ratée de leur mère ce qui lui a permis de voir la Vérité et lui octroie la capacité de transmuter sans cercle. Pour ramener Alphonse, il sacrifia son bras. Il est surnommé Ed par ses amis et sa famille. Edward veut qu'Alphonse retrouve son corps d'origine. Edward ne supporte pas qu'on lui rappelle qu'il est petit et d'ailleurs, il déteste le lait, pourtant réputé pour favoriser la croissance. Il est de tempérament colérique et extrêmement susceptible.


Alphonse Elric : c'est le petit frère d'Edward. Il est souvent confondu avec son frère du fait qu'il soit en armure, à cause du nom d'État : alchimiste d'acier et par la taille imposante de l'armure il est pris pour l'aîné des deux frères. Il a le plus perdu lors de leur tentative pour ramener leur mère, puisqu'il a perdu son corps entier et qu'il est condamné à vivre avec son âme scellée dans une armure. Néanmoins, son objectif principal est que son frère retrouve ses membres. Il est surnommé Al par ses amis et sa famille. Il empêche souvent celui-ci de faire des erreurs. Il est doux et gentil (ce qui lui permet de supporter son frère) et il adore les chats.


Van Hohenheim : le père d'Ed et Al, il est parti de chez lui alors qu'Al était encore bébé. De ce fait, Edward ne garde que haine et rancœur pour celui-ci. Il était esclave à l'époque de Xerxès (glorieuse cité, qui fut détruite lorsque qu'on la transmuta pour créer la première pierre philosophale), où il portait le matricule 23. Il se lia d'amitié avec le premier homonculus (celui que les autres homonculus nommeront plus tard « Père ») qui lui donna son nom : Van Hohenheim, et qui lui apprit également à écrire, à compter, etc., mais surtout les rudiments de l'alchimie, ce qui allait lui permettre de devenir plus tard, après un rude apprentissage, un des grands alchimistes de l'époque.


Trisha Elric : la mère des frères Elric. Morte d'une maladie après le départ de Hohenheim, ils tenteront en vain de la ramener à la vie et en paieront le prix fort: l'un perd sa jambe, l'autre perd tout.


Winry Rockbell : amie d'enfance des deux frères Elric, c'est également la mécanicienne d'Edward. Elle a perdu ses parents lors de la guerre d'Ishbal, tués par Scar, à l'époque un patient Ishbal qu'ils avaient pourtant soignés (mais par Roy Mustang, qui avait eu pour ordre de les abattre car ses parents soignaient les blessés des deux camps, dans la première série télévisée). Férue des automails, elle finira par partir de chez elle pour s'installer à Rush Valley afin de se perfectionner dans la confection d'automails plus performants et ainsi aider Ed et Al de son mieux, en pleurant et râlant la plupart du temps. Elle s'inquiète énormément pour eux.


Pinako Rockbell : grand-mère de Winry, elle s'occupe d'elle depuis la mort de ses parents pendant la guerre d'Ishbal. Elle s'est aussi occupée des frères Elric à la mort de leur mère. C'est elle qui a soigné Edward après sa transmutation humaine ratée et qui lui a posé des automails (membres mécaniques) au bras droit et à la jambe gauche. Elle connait Van Hohenheim depuis qu'elle est jeune.


Roy Mustang : le Flame Alchemist, le supérieur d'Edward. Son but est de monter à la plus haute fonction de l'État, la présidence, pour assurer la paix de son pays. Bien que ses relations avec Edward soient tendues, il se pose véritablement comme son protecteur et son ami. Il fit partie des alchimistes d'État, exécutants de l'ordre 3066 : le génocide d'Ishbal, dont il fut profondément marqué. Il fera tout ce qui est en son pouvoir pour venger son ami Maes Hughes. Il deviendra le cinquième sacrifice humain en voyant la Vérité après que Pride l'ai forcé à faire une transmutation humaine. Il perdra la vue par la suite.


Riza Hawkeye : une tireuse d'élite de l'armée d'Amestris (son nom signifie d'ailleurs « œil de faucon »). Seconde du colonel Mustang, elle veille à ce que ce dernier travaille bien mais surtout, elle veille sur lui. Ceci est dû à l'affection qu'elle a pour lui. Elle a fait partie de la guerre d'Ishbal. C'est son père qui a appris au colonel Mustang l'alchimie du feu, dont elle possédait le secret. Il semblerait qu'elle soit amoureuse de Roy Mustang et que cet amour soit réciproque.


Alex Louis Armstrong : personnage très étouffant par sa présence, le Strong Arm Alchemist est l'un des subordonnés du lieutenant-colonel Hughes. C'est un homme très imposant et fervent pratiquant du culturisme (musculation intensive et massive du corps) dont il fera plusieurs démonstration tout au long du manga, au grand désespoir d'Edward. Son style de combat repose sur l'utilisation de deux poings américains ornés de cercels de transmutation permettant ainsi la sculpture instantanée de tout ce qu'il frappe, transformant par exemple une simple pierre en une flèche de roc propulsée à grande vitesse.Il aidera les frères Elric à de nombreuses reprises mais, bien qu'il soit militaire, c'est une personne qui déteste la guerre. Il fut l'un des exécutants du génocide d'Ishbal mais il déserta, ne supportant pas de tuer des innocents. Sa famille est l'une des plus puissantes d'Amestris et il est le frère d'Olivia Armstrong, commandante de la forteresse de Briggs.

Olivia Armstrong : Elle est la commandante de la forteresse de Briggs, qu'elle dirige d'une main de fer et la sœur d'Alex Louis Amstrong qu'elle considère comme un moins que rien. Elle arrive à rester lucide et à garder son sang froid dans n'importe quelle situation militaire mais elle s'emporte facilement en « privé ». Elle montre une certaine sympathie envers les frères Elric. C'est une épéiste chevronnée et redoutable, dont la puissance est assez impressionante: sans être alchimiste, elle a littéralement balayé son impossant petit frère Alex lors de leur affrontement pour désigner le successeur de la famille Armstrong.



Izumi Curtis : maître d'alchimie des frères Elric, elle a également tenté une transmutation humaine sur son enfant mort-né et de ce fait ouvert la porte et vu la Vérité. Cette transmutation lui a fait perdre des organes internes en gage et de ce fait, elle crache régulièrement du sang. Elle a une grande maîtrise des arts martiaux et de l'alchimie. Elle peut elle aussi, du fait qu'elle a vu la porte de la Vérité, pratiquer de l'alchimie sans cercle. Son mari est Sig Curtis. Elle a un très fort caractère et se présente souvent comme « une femme au foyer ».


Sig Curtis : mari d'Izumi Curtis, il n'hésite pas à l'accompagner dans toutes les bagarres où elle l'entraîne. Il l'aime profondément (amour réciproque) et chaque fois qu'elle crache du sang (c'est-à-dire presque tout le temps), il est là pour la soutenir. Il est également grand pratiquant de culturisme et possède aussi un grand sens de l'honneur et de la bravoure, lui valant ainsi l'amitié instantanée et réciproque du commandant Alex Louis Armstrong.

Le symbole omniprésent dans la série est celui qui est inscrit sur la poitrine d'Izumi et sur le manteau d'Edward ou encore sur le bras de l'armure d'Alphonse.
Ce symbole ressemble à un caducée et représente un serpent s'enroulant autour d'une croix surmontée d'ailes et d'une couronne. Le serpent est le symbole d'Asklépios, dieu grec de la médecine (il était humain, mais a réussi à faire renaître les morts, ce qui engendra le courroux de Zeus et sa mort, qui eût pour fille Panacée (remède universel) ; toutes ces allusions à la résurrection correspondent à l'Histoire. La Croix est également en rapport avec la renaissance : Christ ressuscité (mais ceci est à interpréter librement). Certains disent que les ailes sont celles d'Hermès, peut-être symbole des nombreux voyages de la quête des deux frères. La couronne est, en alchimie, le symbole de la pierre philosophale « parfaite ». Il est aussi symbole du péché.
Une autre interprétation se fondant davantage sur l'alchimie européenne peut être faite. En effet, parmi les symboles utilisés dans la philosophie hermétique, la couronne représente la perfection. Le serpent crucifié quant à lui renvoie à la fixation du volatil tandis qu'enfin, le serpent ailé représente le principe volatil lui-même. Les ailes étant placées proches de la couronne, il est probable qu'il faille comprendre que pour atteindre la perfection, élever son âme et/ou sa connaissance jusqu'à elle, il est nécessaire de se défaire de certaines entraves, soit de dépasser les épreuves que l'on rencontre. Cette lecture du symbole correspond à l'intrigue qui entoure les deux frères.