在一个醉酒的夜晚后，一名青少年被发现死于过量吸毒，而且是在她不知情的情况下吸毒的。由于她过去吸毒的经历，她最好的朋友霍莉直接卷入其中并在等待审判期间入狱。天真无邪的少女在转移途中成功逃脱，并打算找出这场悲剧的真凶。

影片剧情围绕X战警中最受欢迎成员之一的琴·葛蕾展开，讲述她逐渐转化为黑凤凰的故事。在一次危及生命的太空营救行动中，琴被神秘的宇宙力量击中，成为最强大的变种人。此后琴·葛蕾不仅要设法掌控日益增长、极不稳定的力量，更要与自己内心的恶魔抗争，她的失控让整个X战警大家庭分崩离析，也让整个星球陷入毁灭的威胁之中。《X战警：黑凤凰》是迄今为止气氛最紧张、情感最丰富的一部《X战警》电影，是《X战警》系列20年来的集大成之作，大家非常熟悉和热爱的变种人大家庭即将面对最为强大的敌人——而她恰恰还是他们中的一员。