La alquimia mostrada en la serie difiere de la disciplina mítica y medieval, casi mágica. En Fullmetal Alchemist, la alquimia es considerada una ciencia per se, más cercana a la química, aunque en la serie la química es una materia diferente. Mediante la alquimia se modifica la forma y organización de la materia, incluso a nivel subatómico, pudiendo, por ejemplo, transformar temporalmente plomo en oro, o una barra de plomo en una estatua con la misma masa. Para realizar alquimia se requiere un Círculo de Transmutación, un medio para canalizar la energía liberada por la Corteza terrestre y aprovechada por el alquimista durante la transmutación. Esta reacción se basa en el Principio de Intercambio Equivalente.

Un sello alquímico necesario para inducir la transmutación de los objetos. Aunque la forma común es un conjunto de símbolos, diagramas, formas geométricas o inscripciones dentro de uno o más círculos, estos últimos no son imprescindibles. A lo largo de la serie aparecen “círculos sin círculo”, con formas estilizadas y orgánicas (con muchas curvas). Los símbolos y trazos del círculo representan los conocimientos y órdenes para obtener el resultado deseado.

Lo común es usarlo sobre el suelo, colocando los materiales sobre el círculo. Sin embargo, muchos alquimistas prefieren llevarlo consigo, en un colgante, anillo, guante, etc., para facilitar la reacción. También existen tatuajes de círculos sobre el propio cuerpo. No hay un círculo universal, y cuanto más complejo es su diseño, más restringido es su uso. Por ejemplo, el círculo que usa Roy Mustang en sus guantes solo sirve para transmutaciones con gases y fuego.

Los alquimistas que han visto la Puerta de la Verdad son una excepción. No necesitan diagramas, ya que al estar en la puerta absorben una inmensa cantidad de conocimiento que permanece latente en ellos. En cierto modo, se convierten en Círculos de Transmutación y pueden canalizar energía y transmutar con sus manos.

La alquimia es un proceso pseudocientífico que comprende la estructura de un objeto, su desmontaje y su reconstrucción de una forma distinta:

Comprensión: El primer paso. Se debe aprender química para conocer la materia, su composición y su ordenación antes de iniciar la reacción.

Descomposición: El segundo paso. Consiste en descomponer la materia en sus partículas elementales, llegando hasta el nivel subatómico.

Reconstrucción: El paso final. Una vez descompuesta la materia, se reorganizan las partículas elementales para crear un nuevo cuerpo.

A todo este proceso se le aplica el Principio de Intercambio Equivalente.

Para obtener algo, es necesario sacrificar algo de un valor equivalente. Este principio rige todas las transmutaciones en la alquimia. Para conseguir algo de una determinada masa y composición, se debe partir de los mismos materiales en cantidad y proporción, cambiando solo la forma en que están ordenados. Es la primera y única ley a considerar por un alquimista, y lo primero que se aprende.

A lo largo de la serie, la validez de este principio es cuestionada, especialmente por Hohenheim de la Luz y por Dante. Es equivalente al principio de conservación de la masa, pero ignora la transformación de masa en energía y viceversa. Según Hohenheim, en una reacción no solo se aplica la masa a transmutar, sino también energía, y esa energía que sale “de la nada” invalida el principio. Solo al final se revela de dónde proviene esa energía.

Este principio no solo se aplica a la alquimia o a la ciencia, sino que tiene un valor filosófico que explica el flujo y el porqué de las cosas en el mundo. Sin embargo, esta ley está incompleta.

La Puerta de la Verdad es algo que existe dentro de cada ser humano, y que los alquimistas abren inconscientemente cada vez que realizan una transmutación. Cuando una persona realiza alquimia humana, su alma es llevada directamente ante esta puerta. Allí recibe los conocimientos necesarios para la transmutación humana, pero a cambio de algo muy preciado, generalmente, parte de su cuerpo.

Aquellos que han visto el contenido de la puerta y sobrevivido, como Edward Elric, Alphonse Elric, Izumi Curtis y Roy Mustang, pueden realizar alquimia sin círculo de transmutación. Canalizan de forma inconsciente la energía por su cuerpo como lo haría un círculo, completándolo al unir sus manos, gracias a la información recibida de la puerta.

Según el primer animé, los niños pequeños pueden abrir la Puerta de la Verdad sin necesidad de aprender alquimia, y a través de ella pasa la energía de mundos paralelos para realizar la alquimia. Sin embargo, este planteamiento se considera no canónico respecto al manga original y la segunda serie.

Se menciona solo en el manga y en el segundo anime. Es un término usado por los Homúnculos para referirse a los alquimistas que abrieron la Puerta de la Verdad y vieron la Verdad. Para los Homúnculos y para Father, son cruciales. En el capítulo 104 del manga se revela su utilidad: permitirle a Father abrir la puerta del círculo de transmutación a escala de Amestris.

Es la forma de alquimia utilizada en el país de Xing. Está muy relacionada con la medicina, y los círculos de transmutación son llamados círculos de purificación. La energía que usan se llama Lungmei, presente en cualquier parte del mundo. La alquimia que usa May Chang es rentanjutsu, y el tatuaje de Scar es una mezcla de alkahestría y Alquimia. Dado que se basan en distintos tipos de energía, cuando Father anuló el uso de la alquimia para los hermanos Elric (y para gran parte de Central), la alquimia de Scar y May Chang no se vio afectada.

A lo largo del manga y el segundo anime se insinúa que el instaurador de este tipo de alquimia fue Hohenheim, quien, tras la destrucción del reino de Xerxes, vagó por el desierto hasta ser rescatado y llevado a este reino por una caravana de Xing. Aunque el origen de esta disciplina no está claro, la leyenda más popular es que un hombre de cabellos dorados llegó desde el desierto y les enseñó, siglos atrás, lo que hoy se conoce como Alkaestría, un estilo de alquimia más armónico con la naturaleza y menos invasivo que la practicada en Amestris.

Un homúnculo, en el universo de Fullmetal Alchemist, es un ser humano artificial, que carece de alma. A lo largo de la serie aparecen siete Homúnculos, que llevan los nombres de los Pecados Capitales, y que tienen relación con su nombre. Su origen y finalidad se revelan a medida que avanza la historia, tanto en el anime como en el manga.

En el anime, nacen de intentos fallidos de realizar alquimia humana y obedecen las órdenes de Dante, salvo Greed, que actúa por su cuenta. Un homúnculo a veces tiene recuerdos de la persona a la que emulan, como ocurre con Lust y Sloth.

En el manga, siguen los designios de Father. Son creados directamente por él, aunque Greed también actúa por su cuenta. Existe un subtipo de Homunculo, creado al introducir la sangre de Father en el cuerpo de un ser humano vivo, como es el caso de Wrath y del segundo Greed.

El símbolo de Ouróboros que llevan todos los homúnculos en alguna parte de su cuerpo denota su condición de ser incompleto. Este símbolo tiene relación con la mente del homúnculo, y es lo que un alquimista debe colocarles para que sean inteligentes. Es una serpiente que se muerde la cola, un símbolo no exclusivo de la serie.

En la serie, una quimera es un ser creado mediante alquimia, mezclando a dos o más seres vivos de distintas estructuras genéticas. El resultado muestra aspectos combinados de cada una de sus partes. Aunque lo más corriente es que se dé entre animales, en la serie se ve cómo la experimentación da origen a quimeras con parte humana. Esto se debe en el anime a Shou Tucker, el Alquimista Hilador de Vida, el mayor experto en quimeras.

Un avance técnico aún en desarrollo en nuestro mundo, pero presente en el mundo de la alquimia. Permite sustituir un miembro perdido por otro mecánico controlado por los mismos impulsos nerviosos que el cerebro emitiría para el original. A estos miembros se les llama Automail. La abuela Pinako y Winry son mecánicas especialistas en estos ingenios. El usuario más conocido en la serie es Edward Elric, con su brazo derecho y su pierna izquierda hechos de metal. Esto le valdría su apodo como Alquimista Nacional: El Alquimista de Acero.

En el mundo de Fullmetal Alchemist, y en especial en el país en que sucede la acción, Amestris, existe un gobierno militar, con un máximo dirigente que recibe el rango de Fuhrer o General supremo. Los militares son todos los rangos por debajo de él en jerarquía.

También llamados Alquimistas Estatales. Se trata de una graduación que otorga el Fuhrer a alquimistas especialmente dotados que han pasado un examen de selección. Se les otorga un reloj de plata y un sobrenombre. Pasan a ostentar el rango de Comandante dentro de los militares, y están bajo las órdenes del Fuhrer. En caso de guerra, son llamados a filas para luchar usando sus conocimientos alquímicos. No son bien vistos por la mayor parte del pueblo, pues ponen su alquimia al servicio del Estado y de la guerra para obtener privilegios: por ello son llamados perros de los militares. Disponen de grandes cantidades de dinero para sus investigaciones, pero deben rendir cuentas de estas a sus superiores. Algunos de ellos alcanzan rangos militares superiores, como Roy Mustang, Alex Louis Armstrong, o Basque Grand. Este último investigó sobre el uso de la alquimia para fines militares. En el manga, ser Alquimista Nacional equivale a tener un rango de Comandante.

Es un amplificador del poder alquímico, que permite ignorar el Principio de Intercambio Equivalente. Su creación es un secreto perseguido por muchos y conseguido por pocos. Los militares la ansían, así como los homúnculos, ambos por poder y los segundos también para convertirse en humanos completos. Sin embargo, completarla implica un enorme costo: una gran cantidad de vidas humanas deben sacrificarse para ello. Dado que la Piedra es la condensación de la energía almacenada en los humanos, cada vez que se usa, y dependiendo de las dimensiones y carácter de la transmutación, se consume parte de dicha energía, y por tanto parte de la Piedra desaparece.

En el manga, Father crea a los 7 homúnculos con 7 Piedras Filosofales. Además, posee una en su propio cuerpo.

También llamada agua carmesí, es una sustancia nociva para los seres vivos, que, debidamente tratada, puede ser la fuente de la Piedra Roja (solo aparece en el anime).

También denominada Piedra Filosofal incompleta o Piedra Carmesí, es el resultado de los experimentos para crear la Piedra Filosofal, ya sea con el Agua Roja o usando un número reducido de vidas. No posee el poder de la piedra perfecta, pero es un potente amplificador del poder alquímico. Con el tiempo se desgasta y consume, pudiendo generar efectos secundarios en el usuario. Su apariencia es la de un líquido rojo que al contacto con el aire se solidifica en forma de una gema roja, la cual, al estar cerca del círculo usado en la creación de la piedra completa, es atraída y absorbida por este.

La fuerza de esta piedra mantiene vivos a los homúnculos, otorgándoles su poder de regeneración y, en algunos casos, de cambio. Cuando se realiza algo con la Piedra Roja que solo la Piedra Filosofal podría realizar, esto es siempre temporal, y desaparece si la piedra se quiebra.