序章(漫画1-12话;动画第1季1-5话)
当高中生大木大树向暗恋五年的对象小川杠告白时，世界上所有人被不明光线石化，变成石头。3700年后，人类文明逐渐衰退。大树重获自由，他遇见了比自己早六个月醒来的好友千空，千空立志用自己的科学知识在这个“石之世界”中重建文明，他和大树利用蝙蝠粪便和葡萄酒造出能让石头人复活的硝太蚀剂(复活液)，在两人遭狮群包围时，他们复活了武术高强的狮子王司，而他也杀死了狮子。之后千空透过贝壳内的碳酸钙制备氢氧化钙，混合海藻中的碳酸钠制成了肥皂，在生病等同死亡的石之世界里，保持清洁等同保命，因此肥皂就是“Dr.Stone”。
虽然司起初和两人保持友善，但他主张不应复活腐败的成人，而千空的目标是复活每一个人，因此司展露出敌意。在复活杠之后，千空、大树和杠前往箱根制备火药，作为与司抗衡的底牌。由于杠被司挟持并当成人质，千空只好说出复活液的配方，之后被司打断后颈，而司则被火药逼退。这些爆炸也让在当地周遭的其他人升起了狼烟。
第一章“Stone World The Beginning”(漫画13-45话;动画第1季5-17话)
大树利用复活液溶掉残留在千空后颈的石壳，石化解除后连带治好了断颈，由于解除石化具有治疗效果，大树认为这个现象可以称为“Dr.Stone”。千空派大树和杠作为眼线监视司的阵营，而自己则是找到升起狼烟的少女琥珀并发现她的村落，企图建立“科学王国”与司对抗。千空用可乐策反了司派来的间谍浅雾幻，又借着狗尾草拉面拢络村民，让他们协力冶炼铁器、造出发电机并点亮电灯。他还制造出玻璃烧瓶并调制磺胺类药物，治好罹患肺炎的村中巫女琉璃，更当上石神村的新长老。
琉璃道出身为巫女代代相传的故事“百物语”：石神千空的父亲石神百夜是JAXA太空人，上太空的三天后，地球便遭石化光线笼罩。他和其他五名同僚返回地球后勉强求生，建立了石神村，编写一百首诗歌“百物语”传承生存智慧，并透过百物语将重建文明的希望托付给千空。
第二章“Stone Wars”(漫画46-82话;动画第1季18话-24话)
司持续复活青年并破坏老人石像，建起自己的帝国，他派出部下冰月攻打石神村，千空率领村民用火药和武士刀击退冰月，为了对抗即将再度袭来的司，千空等人着手制造无线电以提升通讯技术，他们发展出水力发电和蓄电池，研发探照灯后开采出钨和锰，制造出真空管、锌锰电池和酚醛树脂并组装成无线电，更开发了扬声器，得以播放百夜留藏在自己墓碑里的玻璃唱片，听取他的留言。
科学王国利用假声、唱片和留声机扰乱敌军，驾驶蒸汽机制成的战车运送物资，向司帝国的部下发出炮击，将他们全部制服，夺回可制造复活液的洞窟。千空再度制出肥皂并以其副产品甘油制出硝化甘油，无法与之抗衡的司停战后与千空达成交易。在千空治好司的妹妹未来之后，司遭到冰月背叛刺伤。千空和司联手击倒冰月后，千空制造冷冻库将司冰冻起来，待破解石化之谜后再将其解冻治好。科学王国吸纳了司帝国的居民，并且修补被司击碎的石块，人口扩张到150人左右。
第三章“Dr.stone”(漫画83话-138话)
为探究石化之谜，千空准备启程至石化发生源南美洲，他们打算建造以石油为动力的帆船，因此复活海运钜亨七海龙水，让他担任船长。众人制造出热气球，从空中发现了小麦、野猪和油田，带动农耕和畜牧。在以快艇试航时，他们接收到某个发信源不断发出“WHY”的信号，为了找出对方，千空开发了雷达和声纳，因此提升了渔获和矿产量，产出大批钢铁后，搭载引擎的帆船“珀尔修斯”竣工。千空率领成员出航前往百夜等人曾经居住的岛屿“宝岛”，试图取得白金以大量制造复活液。在千空领导的先遣部队上岸后，留在船上的人却遭到石化。
千空等人拢络了岛上的住民阿玛莉莉丝当同伴，得知该岛由部落首领、宰相荆棘掌权，麾下有大将伯劳和雾雨，也得知他们手中握有石化装置，使用方式是将其抛至空中，因此千空打算制作无人机抢夺装置。由于适逢首领选妃的日子，他们派间谍混入后宫，不但取得白金、得以复活同伴，也发现首领早已被石化，而荆棘握有实权。荆棘召集部落所有人到船上，并对整个岛石化，借此将千空等人一网打尽;伯劳虽然识破间谍行动，但在幻的交涉和冰月的武力下，他未能实现自己的野心就遭到石化;而雾雨则发现自己被荆棘利用，并遭到他石化。之后千空用计策让荆棘被自己石化，并夺得石化装置，获得胜利。位于石神村的琉璃用无线电向千空询问进展，但通讯却遭到拦劫，拦截者以千空的声音发出了足以将整个地球石化的石化装置启动指令。
第四章“FIRST DREAM”(漫画139话-)
千空推估发讯源位于月球，为制造登月火箭，众人出海航行世界各地筹备物资，首先前往美国寻找瑞德黄马牙玉米来制作复活液里的酒精。在抵达并找到玉米后，众人遭到袭击。
