在充满变种人的世界里，一支由特殊能力者组成的队伍——X战警小队挺身而出，肩负起维护和平的使命。成员包括能够吸收他人能力的淘气、双眼释放致命射线的镭射眼（詹姆斯·麦斯登饰）、掌控天气变化的暴风女（哈莉·贝瑞饰），以及拥有隔空取物和心灵感应力量的琴葛蕾（法米克·詹森饰）。此时，独来独往的金刚狼（休·杰克曼饰）现身，他脾气暴躁、难以捉摸，X战警试图争取他的加入，却屡遭拒绝。而野心勃勃的万磁王同样对金刚狼虎视眈眈，企图拉拢他共同实施阴谋。