《钢之炼金术师》系列一直以其深刻的故事情节和引人入胜的角色而闻名，而《钢之炼金术师：叹息之丘的圣星》这部衍生剧场版动画也不例外。这部作品于2011年7月2日在日本首次上映，呈现了一段全新的原创故事。

故事背景设定在亚美斯多利斯的西部，以及与邻国古雷达接壤的小城米洛斯。剧中的主人公是熟练使用炼金术的少年爱德华·艾尔利克和他的弟弟阿尔方斯·艾尔利克。两兄弟在寻找取回过去失去的东西的方法时，踏上了阿美斯特利斯内的一段奇幻之旅。

故事开始于亚美斯多利斯的中央首都，爱德和阿尔冯斯在那里遇到了越狱犯梅尔宾·波贾，一个距离刑满释放还有两个月的囚犯。梅尔宾展示了一种神秘的炼成阵法，激发了兄弟俩的好奇心，他们开始认为这或许是找回自己失去身体的线索。

随着梅尔宾在监狱留下的线索，两兄弟决定前往西方的大国“古雷达”进行调查。他们乘坐前往特普市的火车，但火车却遭到了神秘组织“黑蝙蝠”的袭击。同时，兄弟俩也结识了少女茱莉亚·克莱顿，她正是梅尔宾在寻找的偷渡客。