Menceritakan tentang kisah si Professor X dibintangi oleh Patrick Stewart yang mengirim Wolverine diperankan oleh Hugh Jackman untuk kembali ke masa lalu, tepatnya di tahun 1973. Sang professor menyuruh Wolverine untuk membantu Professor X muda diperankan oleh James McAvoy dan juga mutan-mutan lainnya.
Untuk menghentikan aksi dari Sentinels mereka semua harus bersatu. Sang Sentinels adalah robot yang diprogram untuk menghancurkan para-para mutan. Karena kelangsungan dari hidup mutan-mutan ini di masa depan bergantung dengan keberhasilan mereka di masa lalu. Jadi akankah mereka berhasilkah dalam misi tersebut ?