No futuro, os mutantes são caçados impiedosamente pelos Sentinelas, gigantescos robôs criados por Bolívar Trask (Peter Dinklage, da série ‘Game of Thrones’). Os poucos sobreviventes precisam viver escondidos, caso contrário serão também mortos. Entre eles estão o professor Charles Xavier (Patrick Stewart), Magneto (Ian McKellen), Tempestade (Halle Berry), Kitty Pryde (Ellen Page), Vampira (Anna Paquin), Bobby (Shawn Ashmore) e Wolverine (Hugh Jackman), que buscam um meio de evitar que os mutantes sejam aniquilados.
A forma encontrada é enviar a consciência de Wolverine em uma viagem no tempo, rumo aos anos 1970. Lá ela ocupa o corpo do Wolverine da época, que procura os ainda jovens Xavier (James McAvoy) e Magneto (Michael Fassbender) para que, juntos, impeçam que este futuro trágico para os mutantes se torne realidade.
Bryan Singer dirige.