由于人类利益熏心的商业科研行为，导致引出了南极深海巨型章鱼对南极国际科考站的报复，南极洲交通运输队员韩炼被卷入这场灾祸，为了将罗莎和队友强子带出，与巨型章鱼展开殊死搏斗，最终逃出生天。
十八岁的邹桥（孙宁 饰）在父亲（宋洋 饰）葬礼上失声，无法出口的悼词成为一生遗憾。十年后，邹桥在虚拟现实中重建父亲，借助拳击打开记忆黑匣。这一次，他能否宣告父亲的死亡？
故事的设定发生在当下，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”瑞文（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“幻影猫”（艾伦·佩吉 E llen Page 饰）利用穿越时空的能力帮助Blink（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。
