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……

故事发生在偏僻贫瘠的山村之中。张保民（宋洋 饰）是一名矿工，一天，他被妻子翠霞（谭卓 饰）叫回了家，原来，他们的儿子失踪了。带着儿子的照片，不会说话的张保民踏上了寻子之路，途中，他遇见了大资本家昌万年（姜武 饰）的爪牙，两方人马起了冲突，昌万年骗张保民自己知道他儿子的下落，实际上，他隐藏了一个黑暗的秘密。
昌万年一直靠着行贿非法收购煤矿以牟取暴利，身为他的律师，徐文杰知道了太多不可告人的秘密。公检法机构开始着手调查昌万年的公司，徐文杰在这个节骨眼上玩起了失踪。为了逼迫徐文杰就范，昌万年绑架了他的女儿。