故事发生在并不遥远的未来,X战警遭遇了史上最大的生存危机。他们都被“特拉斯克工业”创始人玻利瓦尔·特拉斯克(彼特·丁拉基 饰)所制造并指挥的新型特种战斗机器人“哨兵”所猎杀,并有着被灭绝的危险。而这一切的根源是魔形女瑞雯(詹妮弗·劳伦斯 饰)在1973年刺杀了玻利瓦尔·特拉斯克。在得知幻影猫凯蒂(艾...伦·佩姬 饰)利用穿越时空的能力帮助闪烁(范冰冰 饰)等战友逃脱巨型机器人“哨兵”的人“哨兵”的追杀后,X教授(帕特里克·斯图尔特 饰)和万磁王(伊恩·麦克莱恩 饰)达成认同,决定让金刚狼罗根(休·杰克曼 饰)穿越回1973年,找到年轻的X教授查尔斯(詹姆斯·麦卡沃伊 饰)和年轻的万磁王艾瑞克(迈克尔·法斯宾德 饰)并说服他们一起阻止魔形女瑞雯的行动。于是,金刚狼罗根踏上了回到过去的旅程,但是命运会不会发生逆转,任何人都无从知晓。