在亚美斯多利斯，爱德华·艾尔利克与弟弟阿尔冯斯追捕一名即将刑满释放却突然越狱的囚犯梅尔文。梅尔文展现出超越常理的炼金术，并逃往边境城市特普城。兄弟俩追踪至此，却发现这里正笼罩在“叹息之丘的圣星”的传说阴影下。特普城中，少女茱莉亚正为拯救被囚禁的兄长而四处奔走。她的命运与传说中坠落的圣星紧密相连，而梅尔文的目标正是利用圣星的力量实现某种禁忌的愿望。随着调查深入，艾尔利克兄弟发现所谓的圣星竟是一艘来自外星的古老飞船，其核心能赋予持有者近乎永生的力量。面对梅尔文和当地军方的双重阻挠，爱德华与阿尔冯斯一边战斗，一边试图阻止这场可能毁灭整座城市的阴谋。在友情与牺牲的抉择中，他们最终以炼金术的真理为代价，化解了圣星的危机，也让茱莉亚与兄长重获自由。影片融合科幻与奇幻元素，延续了原作关于等价交换与人性羁绊的深刻主题。