故事的設定發生在當下，變種人族羣遭到了前所未有的毀滅性打擊，而這一切的根源是“魔形女”瑞文（詹妮弗·勞倫斯JenniferLawrence飾）在1973年刺殺了玻利瓦爾·特拉斯克（彼特·丁拉基PeterDinklage飾）。在得知“幻影貓”（艾倫·佩吉EllenPage飾）利用穿越時空的能力幫助Blink（范冰冰飾）等戰友逃脫巨型機器人“哨兵”的追殺後，X教授（帕特里克·斯圖爾特PatrickStewart飾）和萬磁王（伊恩·麥克萊恩IanMcKellen飾）達成認同，決定讓金剛狼（休·傑克曼HughJackman飾）穿越回1973年，找到年輕的X教授（詹姆斯·麥卡沃伊JamesMcAvoy飾）和年輕的萬磁王（邁克爾·法斯賓德MichaelFassbender飾）並說服他們一起阻止魔形女的行動。於是，金剛狼踏上了回到過去的旅程，但是命運會不會發生逆轉，任何人都無從知曉。
