美国加州的圣佩雷罗港一艘货轮爆炸，死亡27人，9000万美元失踪。事故发生以后，联邦调查局探员白基奇在医院等待昏迷不醒的幸存者；海关特派员大卫（查兹•帕明特里 饰）则对另外一名拿到特赦令的幸存者金特（凯文•史派西 饰）进行了审问。
金特供认，在事故中丧生的基顿（加布里埃尔•伯恩 饰）、法特（本尼西奥•德托罗 饰）、麦曼诺（斯蒂芬•鲍尔文 饰）和杜学尼（凯文•波拉克 饰），以及他本人，六个月前被警察局作为卡车抢劫案的疑犯带到警局过了一夜，五人因此结成了一个犯罪团伙，狼狈为奸，狠捞了好几笔。好景不长，某天，律师小林（皮特•波斯尔思韦特 饰）找到他们，让他们替神秘头目凯撒•苏尔烧掉货轮上的毒品。法特第一个退出，随即遭到杀害，剩下四人不得不接受了这个任务。在货轮上，麦曼诺、法特、基顿都没有找到毒品，也因此相继被凯撒杀害，船也被炸毁，金特因为留在岸上接应而侥幸生还。
另一边，在医院抢救的幸存者，拼出了凯撒的头像，结果让所有人大吃一惊……

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。

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”瑞雯（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“小淘气”（艾利奥特·佩吉 Elliot Page 饰）利用穿越时空的能力帮助“闪烁”（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……

在一次政治要人遭到暗杀后，所有的矛头又一次指向变种人。这一次，X教授也感到压力大增，以致于跟美国总统都要就此事进行磋商。一个拥有很高声誉的前将军，率领着反对变种人的联盟连续对X教授施压。万磁王在这种情况下，不得不寻找与X教授联手抵抗前将军的方式。金钢狼的身世也将进一步揭晓。

镭射眼、琴·葛蕾、暴风女是X战警的核心人物。而X战警队伍来了一位危险人物——金刚狼，他是个脾气暴躁，几乎不受控制的变种人，使X战警内部危机四伏。更糟的是，又来了一个反派人物“万磁王”，它能控制地球磁场和金属。 而且还憎恨人类，认为变种人比人类更优秀，应该主宰人类。而誓死保卫人类的X战警，将会发现他们在尽力保卫人类之时，人类也对他们也产生了极大的恐惧，双方关系渐渐紧绷。X战警必须面对金刚狼的脾气暴躁与万磁王的到处杀戮，X战警陷入了进退两难的重重危机中。

1944年，二战如火如荼，战争局势波谲云诡。纳粹德国四面出击，但在盟军的合力反击下，德军攻势已成强弩之末。此时此刻，德军一部分高级军官意识到战争的天平已经倾斜，希特勒（David Bamber 饰）的战争策略将引领德国走向灭亡。越来越多的军官相信，只有除掉希特勒及其支持者，发动政变夺取政权，并通过和谈与盟军达成协议，才能最终拯救德国。
在这样的思想影响下，一个名为“瓦尔基里”的计划应运而生。在整个计划中，陆军上校克劳斯•冯•施陶芬贝格（Tom Cruise 汤姆•克鲁斯 饰）扮演着重要的角色。出身贵族的施陶芬贝格一度倾心希特勒及其纳粹纲领，他于1943年率装甲师驰骋北非突尼斯战场，并在此失去右手臂、左手两个手指以及右眼。战争的残酷令他的思想发生巨大转变，回到德国后他作别妻儿，与刺杀组织高层军官共同开始策划谋杀最高元首希特勒的危险任务……