X戰警也許在我們這個時代，是有著最先進基因的生物，但在不久的未來，他們都被“特拉斯克工業”創始人玻利瓦爾·特拉斯克（彼特·丁拉基Peter Dinklage飾）所製造並指揮的新型特種戰鬥機器人“哨兵”所獵殺，並有著被滅絕的危險，這使得X戰警的唯一希望，便是回到過去，在特拉斯克的研究最終導致他們的滅絕之前，改變歷史拯救自己。利用幻影貓凱蒂（艾倫·佩吉Ellen Page 飾）的能力，金剛狼羅根（休·傑克曼Hugh Jackman 飾）穿越時空開始了這個艱辛的旅程。這一次，他必須聯合年輕的變種人領袖X教授（詹姆斯·麥卡沃伊James McAvoy 飾），以及他一生的對手??萬磁王（邁克爾·法斯賓德Michael Fassbender 飾），去找到魔形女（詹妮弗·勞倫斯Jennifer Lawrence 飾），並阻止特拉斯克。時間已經迫在眉睫，在過去，亦在未來，X戰警與X戰警之間以及同哨兵機器人的大決戰即將展開……