X战警也许在我们这个时代，是有着最先进基因的生物，但在不久的未来，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 Peter Dinklage 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，这使得X战警的唯一希望，便是回到过去，在特拉斯克的研究最终导致他们的灭绝之前，改变历史拯救自己。利用幻影猫凯蒂（艾伦·佩吉 Ellen Page 饰）的能力，金刚狼罗根（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）穿越时空开始了这个艰辛的旅程。这一次，他必须联合年轻的变种人领袖X教授（詹姆斯·麦卡沃伊 James McAvoy 饰），以及他一生的对手万磁王（迈克尔·法斯宾德 Michael Fassbender 饰），去找到魔形女（詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰），并阻止特拉斯克。时间已经迫在眉睫，在过去，亦在未来，X战警与X战警之间以及同哨兵机器人的大决战即将展开……