在未来世界中，人类和变种人的战争已经摧毁了一切。金刚狼（休·杰克曼饰）被送回过去的1973年，阻止一个事件发生从而改变历史。他需要联合年轻的X战警成员们，包括银翼侠、快银、万磁王等，在过去寻找并阻止神秘组织对未来造成威胁的行动。但是，这个任务不仅要面对坚定反变种人立场的政治家卡尔森（彼特·丁拉基饰），还要抵御强大敌手——能将身体转化成金属物质甚至掌控时间空间力量的灭霸（乔什·布洛林饰）。