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在這部動畫中，主角千空是一位有著豐富科學知識的天才少年，是典型的理科生。在故事的一開頭，地球就遭遇到了一種神秘的光波襲擊，整個地球的人類和燕子都變成了石頭，我們的主角也不例外，他也被石化了。
當然，既然是主角那麼就不可能一開始就領便當，在經過了漫長了3700年之後，我們的主角千空憑藉驚人的意志力解開了石化狀態。只不過此時的地球卻發生了驚人的變化，之前的文明因為時間的流逝消失，整個地球直接回到了原始社會時期。
雖然地球的文明消失了，但是之前被石化的人卻沒有消失，除了主角千空以外，又有一個人憑藉超人的意志擺脫了石化狀態，這個人就是千空的好基友大樹，一個善良但是有點憨的人。之後千空和大樹相逢，並且兩人成功研製出了解除石化狀態的藥水。
在研製出了這種藥水之後，由於藥水的製作週期較長，因此他們只能挑選人來復活。原本大樹是想復活他的女神的，不過在後面他們突然遭遇獅群襲擊，為了保住小命，他們只能複活了一位武力值MAX的高中生獅子王司（以下簡稱司），司復活之後果然分分鐘就打跑了獅群，救下了千空和大樹。
智商MAX的千空，武力MAX的司，體力MAX的大樹，他們三位就這樣一起在這個3700年後的原始社會生活，在這段日子中，司見識到了千空那無以倫比的智商，和豐富的科學知識。沒多久之後，千空和大樹用藥水復活了第四個人，大樹的女神，槓。
沒多久之後，分歧開始出現，主角千空想要用科學讓全世界70億的人都從石化狀態中恢復，而獅子王司則是想趁著這個機會給人類世界來一次大洗牌。理念上的不合讓雙方的隔閡越來越大，由於司的實力實在太強分分鐘就可以殺死千空，大樹，槓，因此千空不得不帶著另外兩人暫時跑路，他想等自己發明熱兵器之後再解決司。
在千空等人跑路之後，司也立馬明白了千空的意圖，於是他一直緊追不捨，想要在千空發明熱兵器之前解決了他。終於，千空等人還是被追上了，為了保護槓，最終千空交出了藥水的配方，並且利用石化的特點假死在了司的面前。
從這裡開始，故事的大幕才真正地拉開，得到了藥水配方的司開始按照自己的想法挑選人復活，組建“司帝國”，而千空讓大樹和槓去司帝國臥底，自己則去尋找其他的同伴。
途中千空遇到了一個來自原始村落石神村的少女琥珀，琥珀帶著千空來到了石神村。在這裡，千空利用自己的科學知識發明出了各種各樣的科學事物，不但收了一個小弟，而且把整個石神村改造成了科學王國。
此時的司帝國開始復活各種各樣的人，而千空在石神村研究各種各樣的東西，發電機，電燈，玻璃等等，甚至還發明出了簡單的手機。而此時，司帝國和科學王國的最終決戰也即將打響。
總結來說，《石紀元》這部作品最大的看點就是主角千空如何用他的科學知識，在原始社會的條件下發明出各種現代社會的物品。看完這部作品之後，你就會明白“學好數理化，走遍天下都不怕”這句話真的沒有騙人，而且不光能夠走遍天下，還能1個人拯救70億人。