全人類が石化した世界で、化学が1から誕生する。
Dr. Stoneは主人公である石神千空とその幼馴染、大木大樹が通う学校での、何気ない風景から始まる。大木大樹が長年の恋心を小川杠に伝えようとした矢先、突如として現れた謎の光によって、人類が次々と石化していってしまう。
人類の石化後も時は着実に流れていき、千空がとあるきっかけで目を覚ました時には、約3700年が経っていた。石化した後も、時間を数え続けていた千空。目を覚まし状況整理を行ったのち、化学を使って一から文明を復元すると心に決める。
石化を解く方法も分かり、大樹を始めとした人間の石化を解いていくが、石化前の世界に嫌悪感を抱く司と対立してしまう。武力を誇る司と科学で勝負する千空。
千空は司軍との戦に備え、行き先で見つけた村の住人たちと一緒に科学の知識を使って文明を作り上げていく。科学など知らない村の住人たちの協力を得ることは容易ではなかったが、試行錯誤を繰り返し、1人1人仲間にしていく。仲間が増えていくたびにそれぞれが持つ想いに感動させられるストーリーとなっている。また、村の住人たちと関わっていく中で知った、千空の父親である白夜の行いには、思わず心が揺さぶられてしまうだろう。
なぜ人類は石化してしまったのか、武力と科学はどちらが勝つのか。科学の知識が盛りだくさんのため、理系好きには堪らない作品となっている。