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......
故事发生在1862年的伦敦,詹姆斯(埃迪·雷德梅恩 Eddie Redmayne 饰)是一位非常有理想抱负的年轻科学家,致力于研究天气预报技术,然而,经济上的窘迫让他无法使用自己的热气球将研究成果带上天空,于是,他找到了名为艾米莉亚(菲丽希缇·琼斯 Felicity Jones 饰)的女子。 艾米莉亚是一个经验非常丰富的热气球飞行员,如今却沉溺在一段痛苦的往事之中无法自拔。她答应了詹姆斯的请求,两人共同驾驶着热气球开始了他们的冒险,并且凭借着智慧和勇气抵达了人类从未涉足过的高度。然而,当他们飞的越高,所要面对的危险就越大。