变种人天启（奥斯卡·伊萨克 Oscar Isaac 饰）诞生于人类文明的最开端，被人类当做神一般敬仰膜拜，然而，这样的他，却遭到了他最蔑视的人类的背叛，被埋葬于废墟石砾之下，一晃眼就是数千年过去。
一场意外使得沉睡千年的天启从混沌中醒来，重返人间的他却发现曾经高贵的变种人，如今境遇十分糟糕。为了创造一个属于变种人的新世界，他找到了暴风女（亚历山德拉·西普 Alexandra Shipp 饰）、灵蝶（奥立薇娅·玛恩 Olivia Munn 饰），天使（本·哈迪 Ben Hardy 饰），还有想要过平凡生活却依旧遭到人类驱逐的万磁王（迈克尔·法斯宾德 Michael Fassbender 饰）组成了天启四骑士。在察觉到天启的动向后，X教授（詹姆斯·麦卡沃伊 James McAvoy 饰）带领着魔形女（詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰）、野兽（尼古拉斯·霍尔特 Nicholas Hoult 饰）和凤凰（索菲·特纳 Sophie Turner 饰）等人，发誓要粉碎天启的阴谋。

年轻的X教授查尔斯（詹姆斯·麦卡沃伊 James McAvoy 饰）和万磁王埃里克（迈克尔·法斯宾德 Michael Fassbender 饰）是一对志向相投的好朋友。他们最早发现了自己的超能力，并与其他几个变种人一起在CIA工作。引发埃里克超能力的纳粹战争贩子肖（凯文·贝肯 Kevin Bacon 饰）一直试图挑起核战争，而想方设法挑起美苏两国的矛盾。埃里克和查尔斯一直与肖手下的变种人战斗，努力阻止肖的阴谋。肖怂恿苏联引发古巴导弹危机，查尔斯和埃里克获知消息后，在海湾与肖手下的变种人拉开了对决的一战。最终，肖被查尔斯和埃里克合力消灭。可是，在这个过程中，埃里克逐渐被肖的政治观点影响，与查尔斯产生裂痕。通过海湾的这一战，埃里克和查尔斯最终决裂，一方变成支持人类与变种人和平共存的X教授；另一方坚持通过消灭人类换来变种人兴起的观点，自称万磁王......

一直想寻根的超人（Brandon Routh饰）返回了氪星，希望可以找到其他同伴，但那里的一切早已不复存在。而这一去便是5年。
5年后，超人回到了地球，但是周遭的一切已经改变。他发现地球已经习惯了没有超人的保护，他一直爱慕的路易丝（Kate Bosworth饰）因为馔写了一篇“为什么世界不需要超人”的报道而获得普利策大奖。更令他心碎的是，她已经与主编的侄子订婚，而且是一个5岁孩子的母亲了。
另一边，他的死对头莱克斯（Kevin Spacey饰）利用卑鄙手段骗取了巨额遗产，企图卷土重来。在南极莱克斯找到了超人父亲的线索，以及一块含有超级能量的水晶，妄想借助水晶的力量控制地球。
超人能否战胜心魔，再一次挽救地球于水火？

故事发生在向来风平浪静人人自给自足的静谧小镇之上，一个神秘人来到了这里，没有人知道他来自何方，亦不知他有着怎样的过去。唯一可以确定的是，这个工作能力极强的神秘人，在极短的时间内就在电视台谋得了一份好差事，制作了一档真实反映小镇风土人情的“纪录片”式节目。
没过多久，小镇居民们便发现，在这档本来为了宣传小镇风光的电视节目里，居然充斥了各种各样黑暗又负面的消息，他们也因此知道了深深藏在小镇平静表面之下的暗流涌动，最后，节目将矛盾直指镇长（克里斯托夫·迈考利 Christopher McQuarrie 饰）的财政问题。事已至此，人人都认得这位神秘人的面孔，但依旧没有人知道，他究竟是谁。