Trên một thế giới tương lai đầy chết chóc và tàn bạo, những robot tối tân mang tên Sentinels vẫn tiếp tục săn lùng và tiêu diệt những người mang gen đột biến. Giáo sư X, Wolverine, Magneto, Storm, Kitty Pryde và những người đồng minh khác tập trung tại một tu viện hoang tàn ở Trung Quốc. Tại đây, Giáo sư X tiết lộ rằng bài hát không thể bị đánh bại đã được tạo ra từ DNA của Mystique - kẻ từng bị bắt giữ vào năm 1973 sau khi cố ám sát Tiến sĩ Bolivar Trask. Plan của họ là quay trở lại năm 1973 để ngăn chặn Mystique và cản bước chương trình Sentinel. Để thực hiện điều này, Charles Xavier và Erik Lehnsherr cần thuyết phục Mystique thay đổi ý định của mình. Nhưng chỉ có Wolverine sẵn lòng chấp nhận rủi ro của việc du hành qua thời gian. Liệu anh ta có thể ngăn chặn Mystique và Sentinels, đồng thời cứu lấy tương lai của những người đột biến và đồng minh? Đó chính là câu chuyện kỳ diệu đằng sau màn đấu trí và lòng dũng cảm trong cuộc chiến chống lại sự diệt vong.