História completa
Em 2023, o mundo é um lugar arruinado. Robôs chamados Sentinelas caçam mutantes e qualquer humano que possa ter filhos mutantes. O que sobrou dos X-Men se esconde. Em Moscou, um grupo com Kitty Pryde, Colossus, Bishop, Blink e outros é atacado. Eles só sobrevivem porque Kitty consegue mandar a mente de Bishop alguns dias para o passado, para avisar o grupo antes do ataque.
Num templo na China, eles se juntam a Tempestade, Wolverine, Xavier e Magneto, agora aliados. Xavier explica onde tudo começou: em 1973, Mística matou o cientista Bolivar Trask, criador das Sentinelas. Ela foi capturada, e o DNA dela permitiu criar robôs que se adaptam a qualquer poder. O plano é mandar alguém de volta a 1973 para impedir o assassinato. Só Logan aguenta uma viagem tão longa, graças ao fator de cura.
Logan acorda no corpo dele de 1973. Na mansão, encontra um Charles jovem, bêbado e sem rumo, que toma um soro de Hank McCoy que devolve as pernas, mas tira a telepatia. Erik está preso embaixo do Pentágono, acusado de matar Kennedy. Com a ajuda de um garoto veloz, Peter Maximoff, eles tiram Erik de lá numa fuga cheia de câmera lenta. Em Paris, na assinatura da paz do Vietnã, impedem Mística de matar Trask. Erik tenta matá-la para resolver de vez, falha, e a briga acontece na frente das câmeras. O mundo vê mutantes em ação, e o presidente Nixon aprova o programa das Sentinelas.
Charles larga o soro. Através da mente de Logan, ele conversa com o próprio eu do futuro e recupera a esperança. Usando o Cerebro, encontra Mística. Erik, enquanto isso, entra nos protótipos das Sentinelas com aço e os controla. Em Washington, na apresentação dos robôs, ele ergue um estádio inteiro e o solta ao redor da Casa Branca, joga Logan no rio Potomac e arranca o bunker com Nixon dentro.
No futuro, as Sentinelas atacam o templo e matam quase todos. No passado, Mística, disfarçada, derruba Erik com uma arma de plástico. Ela aponta para Trask, mas Charles pede, mente a mente, que ela não faça isso. Mística poupa Trask diante do mundo, e um mutante salvando o presidente mata o programa. O futuro sombrio some. Logan acorda em 2023 numa escola cheia de vida, com Jean e Scott vivos. Em 1973, o corpo dele é tirado do rio por William Stryker, que na verdade é Mística. Depois dos créditos, no antigo Egito, uma multidão saúda En Sabah Nur, que ergue pirâmides com a mente.