Com a raça mutante prestes à ser extinta, Wolverine (Hugh Jackman) é enviado ao passado, rumo aos anos de 1970, para se juntar à Xavier (James McAvoy) e Magneto (Michael Fassbender) para que juntos, impeçam que Bolivar Trask (Peter Jinklage) crie a grande máquina responsável pelo extermínio dos mutantes : as Sentinelas.