La población mutante ha sido recluida en campos de concentración o masacrada por centinelas, robots especializados en la caza del homo superior que han sido creados por la compañía de Bolivar Trask (Peter Dinklage). Las facciones encabezadas por Charles Xavier (Patrick Stewart) y Magento (Ian McKellen) han de aparcar sus diferencias e idear un plan que deshaga el suceso histórico que provocó el odio de los humanos hacia los mutantes. Cuando queda claro que el único que puede resolver el problema es Lobezno (Hugh Jackman), ya que tiene la capacidad de no modificar su cuerpo si viaja al pasado, Kitty Pryde (Ellen Page) usa sus poderes para enviar su mente a su cuerpo del pasado. Una vez allí tendrá que contactar a la encarnación más joven de Xavier (James McAvoy) para explicarle lo que ocurrirá y contarle que ha sido él mismo 50 años después el que le ha encomendado que regrese en el tiempo para impedir el asesinato de Trask a manos de Mística (Jennifer Lawrence). La mutante curvilínea de traje azul de las mil caras se ha tomado como causa personal terminal con el enemigo declarado de los mutantes a cualquier precio, aun cuando nadie esté de acuerdo con ella. Xavier, quien ha perdido sus poderes y no quiere saber nada con la causa, al principio está totalmente derrotado, compartiendo lo que alguna vez fue su academia con Hank McCoy (Nicholas Hoult), quien cada vez que se enfurece se convierte en La Bestia. Finalmente, una vez que Xavier ha sido convencido por Lobezno y acepta intervenir, decide convocar a Pietro Maximoff (Evan Peters), el hombre más rápido del mundo cada vez que se convierte en Mercurio, para que les ayude a liberar a Erik Lehnserr (Michael Fassbender), que permanece encerrado en una cárcel de máxima seguridad. Allí el plan tomará un giro inesperado, ya que una vez libre y convertido en Magento, se transformará en una fuerza indomable que nadie sabrá como detener.
