Pada tahun 2023, robot yang dikenali sebagai Sentinels, pada asalnya dicipta untuk membunuh mutan, kini memburu kesemua manusia untuk kemusnahan dunia serta seluruh umat manusia yang berada di ambang kepupusan. Baki mangsa yang terselamat, juga tidak dapat menahan serangan tersebut kerana terlalu ramai. Dalam usaha demi menyelamatkan masa hadapan, Wolverine telah dihantar ke masa lampau tahun 1973, bagi menghalang pembunuhan pencipta senjata perang Sentinel iaitu Dr. Bolivar Trask, yang dilakukan oleh Mystique, mutan yang berkebolehan mengubah menjadi sesiapa saja, untuk mengubah sejarah daripada tercetusnya peperangan yang membawa kepada kehancuran mutan dan manusia sejagat.