После пяти лет увлечения Тайдзю Оки собирается признаться в любви своей сокурснице Юдзурихе Огаве. Внезапно зеленый свет превращает всех людей на планете в камень, и 3 700 лет спустя природа берет верх. Тайдзю удается вырваться из своего заточения. Найдя дерево, в котором находится окаменевший Юдзуриха, он вскоре встречается со своим гениальным другом Сенку Исигами, который пробудился шестью месяцами ранее. Будучи единственными двумя людьми, освобожденными из камня, Сенку пытается восстановить цивилизацию в этом "каменном мире", используя свои научные знания и мужество Тайдзю, чтобы помочь ему разработать раствор нитала из чудодейственной воды, сделанной из гуано летучих мышей, который, возможно, сможет освободить людей от их окаменелого состояния. После года разработок двум друзьям удается создать успешную смесь "оживляющей жидкости".
Сенку и Тайдзю готовят достаточное количество "жидкости оживления", чтобы освободить одного человека из камня, причем Тайдзю выбирает Юдзуриху в качестве первого испытуемого. Однако их внезапно преследует группа голодных львов, и тогда они вынуждены воскресить самого сильного бойца в своем городе, Цукасу Шишио, чтобы отбиться от них. Цукаса убил льва-самца и снял с него шкуру, чтобы добавить к своему одеянию. Поскольку Цукаса оказался ценным охотником, обеспечивающим троицу едой, Сенку поручает Тайдзю собирать ракушки и перемалывать их в карбонат кальция в качестве первого шага к развитию цивилизации. Однако Цукаса открывает Сенку свое намерение убить окаменевших взрослых, чтобы создать мир, свободный от испорченных взрослых, что противоречит идеалам Сенку по возрождению всех людей.
Зная об убийственных намерениях Цукасы, Сенку отправляет его к источнику жидкости для оживления, а сам вместе с Тайдзю делает партию жидкости для оживления, чтобы наконец-то оживить Юдзуриху. Сенку и остальные отправляются в путь в сторону Хаконэ, а Юдзуриха находит Великого Будду из Камакуры, который служит им ориентиром. В конце концов, троица прибывает к вулканическому горячему источнику, что дает Сенку возможность создать порох.
После того, как Сенку создает удачную партию пороха, которую Тайдзю случайно поджигает, группа замечает вдалеке другой источник дыма, что говорит о том, что есть и другие выжившие. Сенку принимает решение поджечь порох дальше, чтобы использовать его в качестве дымового сигнала, в результате чего Цукаса находит его и использует Юдзуриху в качестве заложника, чтобы получить рецепт жидкости для оживления. Когда Сенку отказывается от рецепта ради спасения Юдзурихи и перед ним встает выбор: либо отказаться от науки, либо умереть, он вспоминает, как у него появилась любовь к науке и он подружился с Тайдзю. Отказавшись отказаться от науки, Сенку готовится умереть от руки Цукасы.
После того, как Цукаса наносит ему смертельный удар по шее, Сенку погибает, а Тайдзю и Юдзуриха используют его порох, чтобы устроить взрыв вокруг Цукасы, что позволяет им спастись. Понимая, что Сенку не стал бы просто так жертвовать собой, Тайдзю и Юдзуриха обнаруживают на его шее остатки окаменелости, что дает им возможность залечить смертельную рану, используя жидкость оживления, чтобы превратить окаменелость обратно в здоровую плоть. Тем временем во флешбэке показывается, как Сенку впервые вышел из состояния окаменения и создал инструменты, необходимые для выживания.
Воспоминание продолжается, показывая, как Сенку нашел Тайдзю и начал работу по его развоплощению. Вернувшись в настоящее, Сенку успешно возрождается благодаря жидкости оживления, что заставляет его заинтересоваться регенеративными свойствами жидкости. С этой целью Сенку посылает Тайдзю и Юдзуриху внедриться в армию Цукасы в качестве шпионов, пока он ищет новых союзников. Тем временем таинственная девушка по имени Кохаку пытается напасть на Цукасу, который заманивает ее в ловушку под деревом, а затем направляется к пещере с чудодейственной водой. Обнаружив Кохаку после ухода Цукасы, Сенку удается использовать свои научные знания, чтобы создать блок и снасти для поднятия дерева с Кохаку.
Кохаку возвращает Сенку в свою деревню, где он встречает стражников Кинро и Гинро и колдуна по имени Хром. Хотя попытки колдовства Хрома не увенчались успехом, Сенку понимает, что колдовство Хрома на самом деле является примитивным началом первых научных открытий в Каменном мире. Впечатленный тем, как далеко продвинулся Хром, Сенку делает его своим учеником. Узнав, что Хром стал колдуном, чтобы помочь больной сестре Кохаку, Рури, Сенку рассказывает ему о мире, существовавшем 3 700 лет назад, и решает помочь ему разработать антибиотик, чтобы спасти Рури.
Когда Сенку, Кохаку и Хром начинают искать элементы, необходимые для создания антибиотика, им на помощь приходит житель деревни по имени Суйка. Нуждаясь в рабочей силе для превращения железного песка в железо, банда отправляет Суику узнать, чего хотят жители деревни. Обнаружив, что общей темой желаний жителей деревни является еда, Сенку удается использовать лисье просо для приготовления рамена, чтобы привлечь их на свою сторону.
Во время посиделок за раменом к банде обращается Гэн Асагири, оживший маг времен Сенку, которого Цукаса послал подтвердить смерть Сенку, но тот утверждает, что вместо этого даст ложный отчет. Используя успешно завершенное железо, Сенку пользуется внезапной грозой, чтобы превратить его в мощные магниты. Пока Ген с помощью своей уличной магии отгоняет агрессивного жителя деревни по имени Магма, банда использует магниты для создания электрогенератора, который им удается убедить эксплуатировать Кинро и Гинро, что приводит к изобретению лампочки.
Во время воспоминаний о том, как его впервые оживил Цукаса, на Гена внезапно нападает таинственный преступник, и ему едва удается выжить благодаря пакетам с фальшивой кровью, которыми он себя защитил. Узнав, что виновником нападения был Магма, который поверил, что Ген - колдун, а не Сенку, Кохаку выясняет, что Магма сделал это, чтобы выиграть Большой поединок - турнир, в котором Кохаку ранее победил его, чтобы помешать ему жениться на Рури и стать старейшиной деревни. Пока Кохаку, Кинро и Гинро тренируются к Большому поединку, Ген дает ложный отчет Цукасе после того, как Сенку обещает сделать ему бутылку колы.
Сенку использует кварцевый песок для производства стекла, которое он использует для создания очков для близорукой Суйки. Не имея навыков, необходимых для выдувания стекла, Хром приглашает в лабораторию опытного мастера по имени Касэки, который быстро справляется с незнакомым веществом. Чтобы открыть новую лабораторию, Сенку предлагает Гинро изготовить серебряное копье для выполнения опасного задания.
Серебряное копье, сделанное Сенку, оказывается датчиком для обнаружения ядовитых газов, исходящих из бассейна с серной кислотой, которая нужна им для антибиотика. Зная о риске, Сенку предлагает научить Хрома всему, что он знает о науке, на случай, если он умрет, но Хром отказывается, предлагая действовать в стиле "таг-тим". Во время сбора кислоты с помощью специальных противогазов Хром едва не падает в бассейн, но его спасает Гинро, который преодолевает свой страх и помогает дуэту получить бутылку кислоты.
Получив базовые ингредиенты, Сенку и остальные начинают производить другие элементы для антибиотика. Нуждаясь в спирте для оставшихся элементов, Сенку присоединяется к остальным участникам Большого поединка, победитель которого получит спирт. Прибыв в деревню для участия в Большом поединке, Сенку встречает Рури, которая, оказывается, откуда-то знает его имя. Приспешник Магмы, Мантл, похищает Суику, привязывает ее к дереву и говорит Кохаку, что Суика тонет, в результате чего Кохаку убегает, даже зная, что он лжет. Когда Кинро сражается с Магмой в первом раунде, Суйка, сумев выбраться из плена и заметив, что у Кинро проблемы со зрением, дает ему свою маску, содержащую линзы ее очков, что позволяет ему видеть более ясно и победить Магму.
Магма уговаривает Кинро проконсультироваться с рефери, чтобы тот мог напасть сзади и выиграть матч для себя. Затем он заставляет Мантла отказаться от матча с Хромом, чтобы дисквалифицировать Кохаку, который не успевает вовремя вернуться. Оказавшись в одностороннем полуфинальном матче против Магмы, Хром использует свои слезы вместе с очками Суйки, чтобы создать увеличительную линзу, способную разжечь огонь. Чтобы выиграть время, Ген возвращается и с помощью своего "колдовства" отвлекает Магму на время, достаточное для того, чтобы Хром поджег одежду Магмы и выиграл матч.
После матча Хрома, Гинро сообщает Рури, что он и Сенку бросили свои матчи, чтобы Хром и она могли быть вместе. Когда Рури говорит, что выйдет замуж за того, кто победит, и не будет выбирать сторону, Джинро решает выиграть у Сенку и стать новым вождем, которого все боятся. Убежав от Гинро, Сенку использует оружие Хрома, чтобы ударить Гинро в пах и выиграть матч, как раз перед тем, как Хром теряет сознание. В результате того, что Хром теряет сознание перед финальным матчем, Сенку объявляется мужем Рури, но тут же разводится с ней, как только получает необходимый ему алкоголь. Проработав всю ночь, банда, наконец, заканчивает работу над препаратом сульфоксида и отдает его Рури. После того, как выясняется, что болезнь Рури - пневмония, сульфопрепараты оказываются эффективными, и Рури полностью выздоравливает. В качестве благодарности Сенку объявляют новым старостой деревни, которая, как выяснилось, называется деревней Исигами, после чего Рури сообщает, что знала о Сенку заранее.
Рури рассказывает, что имя Сенку она узнала из сказки, переданной ей матерью. В этой истории рассказывается об отце Сенку, Бякуе, который стал астронавтом после того, как Сенку сделал электрический скафандр, чтобы помочь ему сдать экзамен по плаванию для JAXA. Через пять лет после сдачи экзаменов Бякуя отправляется на Международную космическую станцию вместе с космонавтом Шамилем Волковым и американской певицей Лилиан Вайнбург, присоединившись к членам экипажа Конни, Далии и Якову. Во время пребывания на станции Бякуя и члены экипажа становятся свидетелями феномена, который превращает всех жителей Земли в камень, оставляя их единственными шестью людьми.
После того, как Бякуя выясняет, что феномен произошел в Южной Америке, Шамиль, Лилиан и Конни отправляются на поверхность, но оказываются посреди океана, что побуждает Бякую и остальных спуститься и спасти их. Шестеро начинают жить вместе на соседнем острове, завязывают отношения и воспитывают детей. Однако когда члены команды начинают постепенно умирать от пневмонии, Бякуя записывает "Сто историй", чтобы передать важные знания будущим поколениям в надежде, что однажды Сенку сможет их использовать. Вернувшись в настоящее, Рури отводит Сенку на деревенское кладбище, где лежит Бякуя, и передает Сенку последнее послание Бякуи о том, что "Сто рассказов" - это научный дар для него. После этого Гэн предупреждает Сенку и остальных, что Цукаса и его армия приближаются.
Группа армии Цукасы, возглавляемая человеком по имени Хёга, приближается к деревне и избивает Кинро. Поскольку Гинро не желает рубить мост в деревню, на котором все еще находится Кинро, Сенку с помощью Гена и Магмы убеждает группу Хёги, что они уже изготовили оружие, и вынуждает их отступить. Три дня спустя, во время бури, когда оружие было бы непригодно для использования, группа Хёги снова нападает, но обнаруживает, что Сенку и жители деревни успели изготовить катаны. Хотя Хёга оказывается сильным противником со своей техникой копья, копье ломается благодаря подлому саботажу Гена.
Хёга рассказывает, что его нападение было лишь отвлекающим маневром, чтобы его союзница Хомура смогла пробраться в деревню и поджечь ее, заставив жителей выйти на улицу. Желая защитить королевство науки, Суйка успешно отвлекает войска Хёги от деревни и заманивает его и Хомуру в ядовитые газы из кислотного бассейна. Хёга сталкивает трех своих приспешников с дерева, где они погибают от ядовитых газов. Сенку, стремясь атаковать армию Цукасы до того, как она вырастет слишком большой, ставит перед собой цель изобрести сотовый телефон. Тем временем Хёга докладывает Цукасе, что Сенку все еще жив.
Сенку и деревня Исигами начинают работу над сотовым телефоном, планируя завершить его строительство к весне. Для того чтобы изготовить золотые нити для проводки, Сенку создает аппарат для сахарной ваты, чтобы испытать ее с сахаром. Сенку приносит сахарную вату Хомуре, которая шпионила за Королевством науки. Столкнувшись с недостатками при изготовлении нитей, Сенку разрабатывает зубчатую передачу для аппарата сахарной ваты, вдохновляя Хрома на создание водяного колеса вместе с Касеки.
Используя новое водяное колесо, Сенку механизирует процесс выплавки железа, освобождая жителей деревни для подготовки к зиме. Тем временем Сенку, Хром и Касэки начинают разрабатывать лампочки, что позволяет им праздновать Рождество, наряжая елку. Хром использует новое изобретение, чтобы исследовать пещеры, где находит множество новых минералов. Сенку и Касеки пытаются создать вакуумную трубку, но не могут найти нить накаливания, способную выдержать высокую температуру. Во время новогоднего восхода солнца Сенку получает вдохновение от Суйки и понимает, что вольфрам - это решение проблемы, и отправляет себя, Хрома и Магму в экспедицию по пещерам.
В поисках вольфрама Сенку, Хром и Магма обследуют близлежащую пещеру. Наткнувшись на слюдяную жилу, Магма пытается спасти Сенку от падения в воронку, но в итоге оба оказываются в ловушке. Хром спасает их обоих, заполнив воронку водой. Наткнувшись на богатое минералами месторождение, трое спешно возвращаются в деревню, чтобы успеть отпраздновать день рождения Сенку. Пока их не было, Гэн и жители деревни строят для Сенку обсерваторию.
Сенку открывает кучу вольфрама для окончательной подготовки. После измельчения в мелкий порошок его нужно нагреть при очень высокой температуре, чтобы он стал пригодным для использования. Пока Сенку готовит вольфрамовый порошок, он поручает Хрому и Касэки создать метод точечного высокотемпературного нагрева, используя все, чему они научились с момента прибытия Сенку в деревню. После создания вольфрамовой нити все разбиваются на группы для выполнения оставшихся заданий: Суйка и ее друзья заканчивают скручивать золотую проволоку, Сенку и Хром создают необходимый пластик, Кинро, Гинро и Кохаку сжигают уголь для получения золы и делают микрофон, а Ген и Рури создают цинково-углеродные батареи. Все они заканчивают свои задания, и Сенку собирает все вместе, создавая первый модифицированный мобильный телефон в новом мире.
К ужасу жителей деревни, Сенку сообщает им, что для полной функциональности им требуется два сотовых телефона. После тестирования сотового телефона через провод Рури рассказывает Сенку об одной из Сотен историй, намекая на капсулу времени, запечатанную в надгробии Бякуи: стеклянную пластинку. Бякуя намеревался создать пластинку, чтобы общаться с Сенку на протяжении тысячелетий. Используя воссозданный им фонограф, Сенку и жители деревни впервые после окаменения слышат голоса астронавтов, а также песню Лилиан. Песня вдохновляет жителей деревни на воссоздание развлечений современного мира. При поддержке деревни и мобильного телефона Сенку объявляет каменную войну против Цукасы. Тайдзю и Юдзуриха ждут, пока Сенку выполнит свою часть плана, а Юдзуриха мешает Тайдзю раскрыть их тайну. Цукаса и Хёга готовятся к предстоящему нападению на деревню Исигами.
Сенку решает сделать космическую еду, чтобы они могли питаться во время войны с Цукасой. С помощью Хрома и Касеки он готовит рамен в чашке. В ту ночь Сенку, Ген и Хром решают обмануть солдат империи Цукаса с помощью записи голоса Лилиан, чтобы вселить в них надежду, что там есть кто-то надежный. Утром Хром, Ген и Магма готовятся подойти к полю боя, чтобы установить телефон. Они устраивают взрыв с помощью звуковых бомб в лесу, чтобы отвлечь Хомуру, члена империи Цукаса. План срабатывает, и трое бегут к полю боя.
Ген, Хром и Магма отправляются за телефоном к Тайдзю и Юдзурихе. Когда Хомуру заманивают звуки взрывов, Кохаку пытается поймать ее. Кохаку начинает преследовать Хомуру, в кадре появляется воспоминание о прошлом Хомуры как гимнастки. Сенку ловит Хомуру, ослепив ее сигнальной ракетой. Однако Хомура легко убегает. Пересчитав жителей деревни, Хомура замечает отсутствие Гена, Хрома и Магмы. Хомуру заманивают фальшивой антенной и захватывают в плен Кохаку. Телефонный отряд заканчивает установку телефона на кладбище. Тайдзю и Юдзуриха находят телефон и устанавливают связь с Сенку.
Никки наблюдает за тем, как Юзуриха и Тайдзю посещают могилу. Ген, Хром и Магма прячутся от Укё. Хром разжигает костер, чтобы Ген и Магма могли убежать, Тайдзю просит Никки послушать, что скажет его друг. Никки удивленно смотрит на телефон, Ген выдает себя за Лилиан Вайнберг. Однако Никки спрашивает "Лилиан", сколько дисков она продала, чтобы узнать, настоящая ли она. Сенку подсказывает Гэну правильный ответ. Никки, все еще неубежденная, спрашивает, каковы пропорции Лилиан, и, получив ответ, понимает, что разговаривает с самозванкой. Сенку проигрывает запись настоящей Лилиан, которую он получил от Бьякуи. Услышав это, Никки соглашается сотрудничать с Сенку.
Никки и Сенку обсуждают вопрос о привлечении на свою сторону новых людей из империи Цукаса. Хром сдается и попадает в плен к Укё. Магма возвращается в деревню Исигами. В деревне Касэки закончил строить колесо. Сенку создает чертежи машины с паровым двигателем. Используя пчелиный воск, Сенку создает форму для поршней и других деталей. В штаб-квартире Цукасы Хром заявляет, что научит Цукасу, как удивительна наука. Хёга подвешивает Хрома к водопаду, пока Цукаса допрашивает его. Цукаса хочет, чтобы Хром предал Сенку и деревню в обмен на голову Сенку и безопасность деревни. Когда Цукаса спрашивает Укё, что делал Хром, Укё лжет, говоря, что нашел его, возможно, разведывая пещеры. Вернувшись в деревню, Сенку заканчивает делать локомотив.
Хром заключен в тюрьму в штаб-квартире Цукасы. Касеки и остальные заканчивают изготовление корпуса автомобиля, назвав его "Паровая горилла". Научная группа отправляется на спасение Хрома, так как Сенку не смог убедить пожилых жителей деревни остаться. Они разбивают лагерь у скалы, Кохаку следит за ними, а Суйка отправляется вперед на разведку. Сенку решает модифицировать Паровую гориллу и превратить ее в танк. Он делает бумажные щиты для брони паровой гориллы. Кинро не верит в прочность бумажного щита, и Сенку просит его ударить копьем по щиту, но копье Кинро ломается, когда он ударяет по щиту. Сенку заканчивает создание танка "Паровая горилла". Цукаса строит противотранспортные ловушки, опасаясь, что Сенку может построить транспортное средство.
Цукаса оживляет Йо, бывшего полицейского, известного своей силой. На экране появляется воспоминание о предыдущей жизни Йо, где он был уволен за убийство убегающего преступника. Хрому удается выйти на улицу, используя в качестве предлога потребность в испражнениях, где он собирает материалы. Хром размышляет о том, что для побега ему нужна батарейка. Позже той же ночью кто-то проносит в его камеру батарею. Хром пытается использовать батарею, чтобы взорвать бамбуковые ворота. Однако Йо быстро останавливает его. Хром упражняется в том, чтобы использовать свой пот и сделать "гидроксид натрия", чтобы расплавить веревку, удерживающую бамбук вместе, в результате чего Хром избегает противотранспортных ловушек и сбегает. Йо загоняет Хрома в угол. Однако Хром симулирует воспаление легких и наносит удар Йо, который был схвачен, и убегает в убежище Сенку.
Сенку решает использовать Паровую гориллу, чтобы захватить Чудо-пещеру. Используя запись Лилиан, Сенку завоевывает доверие многих людей Цукасы. Укё рассказывает, что видел секретную миссию Юдзурихи по сборке фрагментов статуй, разрушенных Цукасой. Йо приказывает одному из своих подчиненных возложить на него вину за побег Хрома, после чего отдает ему камень на правом глазу и убегает. Укё диктует свой срок "без смерти", с которым он будет сотрудничать с Сенку, на что Сенку соглашается, так как Укё подозревает, что Хёга принес некоторых воинов в жертву ядовитому газу. Цукаса посещает могилу Хёги, чтобы отдать дань уважения Йо. Сенку заканчивает строить танк, когда прибывает Тайдзю. Цукаса обнаруживает спрятанный в могиле телефон.
Сэнкю показан в тот момент, когда он впервые де-петрифицировался. Тайдзю и Сенку вспоминают, как они проснулись и с чего все началось. Царство науки движется к пещере чудес, а Сенку стреляет в гориллу-танк, чтобы снизить боевой дух. Кохаку и остальные начинают лобовую атаку, но танк попадает в ловушки против паровых машин. Магма и Хром используют свое новое оружие, звуковую пушку, чтобы обездвижить нескольких солдат империи Цукаса. Никки и Укё мешают Минами предупредить Цукасу. К удивлению Укё, Цукаса и Хёга приходят в пещеру чудес, где Хёга ранит Укё. Кохаку и Кокуйо бросаются на Цукасу, чтобы успеть спасти Сенку.
Пока команда Кохаку сражается с Цукасой и Хёгой, Сенку, Ген и Хром пытаются найти способ сделать порох. Хром получает серную кислоту из бака, из которой смешивает азотную кислоту и глицерин из мыла, чтобы получить нитроглицерин, а затем динамит. Это заставляет людей Цукасы сдаться. Цукаса и Сенку выясняют, почему первый хочет создать чистый мир, и узнают, что он делает это ради своей младшей сестры Мирай. Цукаса рассказывает о прошлом своей сестры, которая была признана клинически мертвой и впала в коматозное состояние. Он решил защитить ее, поэтому в юном возрасте стал боксером. После воспоминаний Сенку хочет заключить перемирие в обмен на оживление Мирай. Сенку и его группа отправляются в район, где находилась ее бывшая больница. Цукаса обсуждает свои убеждения и сокрушается о своих действиях, но не хочет менять свою цель. Сенку и его команда выкапывают Мирай из этого места.
Сенку требует от Цукасы перемирия в обмен на оживление его сестры Мирай, о которой Цукаса узнал, что она жива. Используя жидкость для оживления, Мирай оживает. Используя динамит, Хомура обрушивает пещеру чудес после того, как ее освобождает Йо. Хёга пытается убить Мирай. Однако Цукаса защищает ее и получает удар копьем. Сенку и Цукаса сталкивают в реку, а Хёга прыгает в воду. Они омываются на берегу реки. Хёга рассказывает о своей доктрине, согласно которой выживает только элита, а посредственность погибает. Однако Цукаса быстро нападает на Хёгу, которому помогает Сенку. Сенку использует порох, чтобы поджечь Хёгу. Однако тот быстро усмиряет огонь с помощью своего халата. Хёга быстро одолевает обоих. Используя самодельный электрошокер, Сенку оглушает Хёгу.
Теперь люди Хрома и Цукасы объединяются, чтобы построить научную цивилизацию. Кохаку задерживает Хомуру, пока Хёга сдерживается. Ген воскрешает художника манги из прошлого. Йо возвращается в цивилизацию и решает помочь вернуть на место все разбитые статуи, чтобы загладить свою вину. Сенку учит, как сделать суперклей для заклеивания ран. Однако он обнаруживает, что это лишь для того, чтобы выиграть время для Цукасы. Сенку решает окаменить Цукасу, чтобы сохранить ему жизнь, соорудив холодильник. Цукаса умирает, и его замораживают в холодильнике, при этом его раны остаются нетронутыми; Сенку обещает вернуться и оживить его, как только выяснит, как окаменить и обезболить его, чтобы залечить раны. Сенку созывает собрание, на котором объявляет, что они найдут секрет окаменения. Он также сообщает, что они построят корабль, чтобы исследовать мир.