Spektakularny film science fiction, ukazujący dalsze losy legendarnych superbohaterów, kulisy konfliktu między nimi i walki o akceptację. X-Meni łączą swe siły, by zawalczyć o przetrwanie gatunków w dwóch epokach. Znani z poprzednich części bohaterowie łączą siły z młodszymi wersjami samych siebie, znanymi z filmu "X-Men: Pierwsza klasa" i przenoszą się w przeszłość, by ocalić swoją i naszą przyszłość.

W niedalekiej przyszłości pozostali przy życiu mutanci są nieustannie tropieni przez Strażników. Zdesperowani profesor X (Patrick Stewart) i Magneto (Ian McKellen) układają desperacki plan zakończenia wojny jeszcze przed jej wybuchem. Przy pomocy mutantki Kitty (Ellen Page) świadomość Wolverine'a (Hugh Jackman) zostaje przeniesiona do jego młodszego ciała w 1973 roku. Logan ma powstrzymać Mystique (Jennifer Lawrence) przed zabiciem doktora Bolivara Traska (Peter Dinklage), którego śmierć spowodowała wdrożenie programu Strażników. Aby tego dokonać, Wolverine musi namówić pogrążonego w bólu po stracie najbliższych młodego Charlesa Xaviera (James McAvoy) do podjęcia współpracy z Erikiem Lehnsherrem (Michael Fassbender), który obecnie, skazany za zabójstwo prezydenta, jest więziony w najpilniej strzeżonym budynku na świecie.

Film oparty na komiksie o tym samym tytule z 1981 roku stworzonym przez Johna Byrne'a i Chrisa Claremonta. W wyniku dokonanego przez mutantów zamachu na prezydenta USA, Richarda Nixona, zostaje wprowadzony w życie program Sentinel. Wiele lat później profesor Xavier (Patrick Stewart ) oraz Magneto (Ian McKellen) zakopują topór wojenny i przy pomocy Kitty Pryde (Ellen Page) wysyłają umysł Logana (Hugh Jackman) do 1973 roku w celu powstrzymania wydarzenia, które sprawiło, że mutanci zostali pozbawieni wszelkich praw i zdani na łaskę bezdusznych maszyn.

W przyszłości na mutantów polują gigantyczne roboty - Sentinele. Większość istot o szczególnych zdolnościach została zabita, a nieliczni pozostali przy życiu są przetrzymywani w obozach koncentracyjnych. Z kolei w świecie o kilka dekad wcześniejszym X-Meni próbują pokonać bractwo wrogich ludziom mutantów pod przywództwem Mystique (Jennifer Lawrence) umiejącej się wcielić w dowolną osobę. Podopieczni profesora Xaviera (James McAvoy) starają się też zapobiec pewnemu zdarzeniu, którego konsekwencje zagrożą ich gatunkowi. Kitty Pryde (Ellen Page), zwana Shadowcat, używa więc swoich mocy, by wysłać Wolverine'a (Hugh Jackman) w jeszcze dalszą przeszłość, do roku 1973. Logan ma się spotkać z młodszymi wersjami innych superbohaterów, ostrzec ich przed nadciągającym niebezpieczeństwem i skłonić do wspólnego działania. By zmienić przyszłość, X-Meni muszą powstrzymać Mystique przed zabójstwem naukowca Bolivara Traska (Peter Dinklage).

X-Meni razem! Cała gwiazdorska obsada, a w niej Hugh Jackman, Michael Fassbender, James McAvoy, Halle Berry, Jennifer Lawrence, Ellen Page, Ian McKellen i Patrick Stewart powraca w wybuchowym, trzymającym w napięciu rozdziale przygód najsławniejszych mutantów.
Gdy armie morderczych robotów zagrażają istnieniu tak ludzi, jak i mutantów, nieustraszeni bohaterowie oryginalnej trylogii X-Men łączą siły ze swymi młodszymi wcieleniami, by stoczyć walkę o przeszłość - i uratować przyszłość.

Profesor X (James McAvoy), Wolverine (Hugh Jackman), Magneto (Michael Fassbender), Storm (Halle Berry) i Kitty Pryde (Ellen Page) spotykają się w klasztorze w Chinach, gdzie Xavier wyjaśnia, że niezwyciężeni Strażnicy zostali stworzeni przy użyciu DNA Mystique (Jennifer Lawrence). Kobieta została schwytana w 1973 roku, kiedy próbowała zamordować doktora Bolivara Traska. Dzięki zdolnościom Pryde, Wolverine zostaje przeniesiony do przeszłości, aby przekonać Mystique do zmiany planów. Czy uda mu się uratować mutantów i ich ludzkich przyjaciół przed zagładą?

W niedalekiej przyszłości mutanci żyją w ciągłym zagrożeniu. Są skutecznie ścigani przez Sentinele, 5,5-metrowe mordercze machiny, które nie tylko wykrywają gen mutacji, ale także przejmują moce i wygląd swoich ofiar. By przetrwać, mutanci muszą wpłynąć na historię i sprawić, żeby Sentinele nigdy nie powstały. Jedynym, który dzięki umiejętności regeneracji może przeżyć podróż w czasie jest Woverine (Hugh Jackman). Jego zadaniem jest cofnąć się do lat 70.