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。

故事背景设定在五光十色、充满诱惑的80年代，神奇女侠戴安娜在华盛顿的自然历史博物馆过着与普通人无异的生活，然而在阻止了一场看似平常的劫案后，身边的一切都发生了变化。在强大的神力诱惑下，两位全新劲敌悄然出现——与神奇女侠“相爱相杀”的顶级掠食者豹女， 以及掌控着能改变世界力量的麦克斯·洛德，一场惊天大战在所难免。另外一边，旧爱史蒂夫突然“死而复生”，与戴安娜再续前缘，然而浪漫感动之余，史蒂夫的回归也疑窦丛生。
新时代大幕开启，面对两位强大的邪恶反派和神秘归来的史蒂夫，神奇女侠要如何才能再次拯救世界？

本片讲述在一个充满超级反派的世界里，Emily Stanton（Octavia Spencer饰演）意外令前闺蜜Lydia（Melissa McCarthy饰演）拥有了超能力，而两位女主得联手组成「雷霆女神」，对付反派「The King」并保护芝加哥。

娜塔莎·罗曼诺夫（黑寡妇）遭遇与她的过去相关的一场危险阴谋，将直面自己那些更为黑暗的经历。一股不惜一切要击倒她的力量袭来，娜塔莎必须面对自己在成为复仇者的很久之前那作为间谍的过往，和曾远离的破碎关系。

几近绝望的复仇者们在惊奇队长的帮助下找到灭霸归隐之处，却得知六颗无限宝石均被销毁，希望彻底破灭。五年后，迷失在量子领域的蚁人意外回到现实世界，他的出现为幸存的复仇者们点燃了希望。与美国队长冰释前嫌的托尼找到了穿越时空的方法，星散各地的超级英雄再度集结，他们将分别穿越不同的时代去搜集无限宝石。与此同此，平行宇宙的灭霸察觉了他们的计划。这是一场注定要载入史册的终局之战，超级英雄们为了心中恪守的信念前仆后继……

银行出纳员盖（瑞安·雷诺兹 饰）发现自己其实是开放世界电子游戏中的背景角色，于是决定成为英雄，并改写自己的故事。现在，在一个没有限制的世界里，他决心以自己的方式拯救他的世界，以免为时过晚。