年轻的X教授查尔斯(詹姆斯·麦卡沃伊 James McAvoy 饰)和万磁王埃里克(迈克尔·法斯宾德 Michael Fassbender 饰)是一对志向相投的好朋友。他们最早发现了自己的超能力,并与其他几个变种人一起在CIA工作。引发埃里克超能力的纳粹战争贩子肖(凯文·贝肯 Kevin Bacon 饰)一直试图挑起核战争,而想方设法挑起美苏两国的矛盾。埃里克和查尔斯一直与肖手下的变种人战斗,努力阻止肖的阴谋。肖怂恿苏联引发古巴导弹危机,查尔斯和埃里克获知消息后,在海湾与肖手下的变种人拉开了对决的一战。最终,肖被查尔斯和埃里克合力消灭。可是,在这个过程中,埃里克逐渐被肖的政治观点影响,与查尔斯产生裂痕。通过海湾的这一战,埃里克和查尔斯最终决裂,一方变成支持人类与变种人和平共存的X教授;另一方坚持通过消灭人类换来变种人兴起的观点,自称万磁王......
天网拥有独立意识后,对创造它的人类展开血腥屠杀。此后的岁月,约翰·康纳(杰森·克拉科 Jason Clarke 饰)率领战友和天网的机器人大军进行着旷日持久的战争。在关键的一次战役过后,天网将终结者派往1984年的洛杉矶,企图杀害约翰的妈妈莎拉(艾米莉亚·克拉克 Emilia Clarke 饰)。而约翰则将自己最亲密的战友——同时也是他的生身父亲凯尔·里斯(杰·科特尼 Jai Courtney 饰)派往过去。凯尔刚刚抵达洛杉矶便遭到液态金属终结者T-1000(李秉宪 饰)的袭击。与此同时,“老爹”(阿诺·施瓦辛格 Arnold Schwarzenegger 饰)则与莎拉联手干掉了终结者T-800(阿诺·施瓦辛格 Arnold Schwarzenegger 饰)。 似乎过去的事情悄然改变,凯尔则从时间旅行中的遭遇得到灵感,与莎拉穿越来至2017年,尝试阻止天网的诞生……