故事的设定发生在当下,变种人族群遭到了前所未有的毁灭性打击,而这一切的根源是“魔形女”瑞文(詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰)在1973年刺杀了玻利瓦尔·特拉斯克(彼特·丁拉基 Peter Dinklage 饰)。在得知“幻影猫”(艾伦·佩吉 E llen Page 饰)利用穿越时空的能力帮助Blink(范冰冰 饰)等战友逃脱巨型机器人“哨兵”的追杀后,X教授(帕特里克·斯图尔特 Patrick Stewart 饰)和万磁王(伊恩·麦克莱恩 Ian McKellen 饰)达成认同,决定让金刚狼(休·杰克曼 Hugh Jackman 饰)穿越回1973年,找到年轻的X教授(詹姆斯·麦卡沃伊 James McAvoy 饰)和年轻的万磁王(迈克尔·法斯宾德 Michael Fassbender 饰)并说服他们一起阻止魔形女的行动。于是,金刚狼踏上了回到过去的旅程,但是命运会不会发生逆转,任何人都无从知晓。
延续第一部的史诗故事,柯拉(索菲亚·波多拉 Sofia Boutella 饰)与幸存的战士准备好豁出一切,与勇敢的碧草星居民并肩作战,即使村落不复往日和平,仍是对抗母星失败的人们寻得的新家园,这一切,就靠他们来守护。最终大战前夕,这群战士必须面对各自的过往,也揭露他们究竟为何而战。当叛军势力星火燎原,王国大军倾巢而出准备平息动乱,战友情谊益发坚定,英雄崭露头角,不朽传奇也于焉诞生。