豪富的巴克家族继承人——亚瑟(拉塞尔•布兰德 Russell Brand 饰)是纽约城里知名的彼得潘式的人物,他化装成蝙蝠侠横冲直撞之类的荒唐行为屡屡见报,令他执掌家族公司的母亲倍感压力。亚瑟如同无知孩童一般的行为屡屡需要老管家霍布森(海伦•米伦 Helen Mirren 饰)收拾残局,母亲无法忍受亚瑟为公司名誉抹黑的举止,以断绝其经济来源要挟亚瑟和自己得力的女助手苏珊成婚,苏珊颇有事业野心,一心要靠这场婚姻提升她建筑商家庭出身的地位。看见钱财份上向母亲低头的亚瑟在街上偶遇无证导游娜奥米(格蕾塔•葛韦格 Greta Gerwig 饰),后者的风采令亚瑟萌发了爱意,在结婚和爱情的分叉路口,亚瑟希望找到完美结局,而这可能是他有生以来面临的最强挑战。
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。