落雨之夜，一辆卡车被警方逼停。驾驶室内坐着一名满身伤痕疲惫不堪的女子，可凑近却发现对方竟是个男人。男人的车上拉着上百条狗，种种诡异情况迫使警方将男人带回警局。男人自称名叫道格（卡莱伯·兰德里·琼斯 Caleb Landry Jones 饰），在他看来，狗如同家人，对人类有着无与伦比的信赖。他出生于一个暴戾的家庭，父亲驯养用于搏杀取乐的狗，他对这个软弱且同情心泛滥的儿子充满鄙夷，甚至将他关在狗笼里自我反省。轰然一枪截断了父子最后的羁绊，也让道格走上了与狗为伴的不归路。此后的岁月，他品味人世苦辣辛酸，曾经渴望爱情，也曾经试图融入社会。但是最后却发现，这个世界没有容纳他的位置。 到头来，只有这群忠贞不二的狗狗，给了他最坚实的支撑和勇气……

冷战时期，布鲁斯·班纳（艾瑞克·巴纳 Eric Bana 饰）的父亲是美军的一位科学家，致力于研究通过基因改造让人类获得超强的能力，想以此为美军打造超级士兵。可是他的项目没有获得美军的支持，不能进行人体试验，疯狂的父亲为了完成试验就在刚出生的班纳身上进行基因试验。多年后，班纳成为了出色的科学家，专职为军方开发新型的高能炸弹。在一次例行的试验中，由于操作失误，班纳为了保护同事，受到了一场伽马射线的强力辐射。常人如果在这场射线爆炸下肯定必死无疑，可是班纳却活了下来。多年前，父亲在其身上做的试验也因这场核辐射生效。一旦班纳发怒时，就会诱发身体里的神秘力量，变为毫无意识的绿巨人，拥有超强的破坏力和反抗意识。因此，美国军方为了深入研究，开始围追堵截绿巨人……

故事发生在2029年，彼时，X战警早已经解散，作为为数不多的仅存的变种人，金刚狼罗根（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）和卡利班（斯戴芬·莫昌特 Stephen Merchant 饰）照顾着年迈的X教授（帕特里克·斯图尔特 Patrick Stewart 饰），由于衰老，X教授已经丧失了对于自己超能力的控制，如果不依赖药物，他的超能力就会失控，在全球范围内制造无法挽回的灾难。不仅如此，金刚狼的自愈能力亦随着时间的流逝逐渐减弱，体能和力量都早已经大不如从前。 某日，一位陌生女子找到了金刚狼，将一个名为劳拉（达芙妮·基恩 Dafne Keen 饰）的女孩托付给他，嘱咐他将劳拉送往位于加拿大边境的“伊甸园”。让罗根没有想到的是，劳拉竟然是被植入了自己的基因而培养出的人造变种人，而在传说中的伊甸园里，有着一群和劳拉境遇相似的孩子。邪恶的唐纳德（波伊德...

初涉社会的安德丽娅•桑切丝（安妮•海瑟薇饰）来到了著名时尚杂志《RUNWAY》面试，以聪明得到了主编米兰达•普雷斯丽（梅利尔•斯特里普）的特许，让她担任自己的第二助理。开始的时候安德丽娅感到十分委屈，就算自己多努力工作也无法得到赞赏，经一位老前辈的指点便重新改造自己。工作越来越顺，甚至取代了第一助理在米兰达心中的地位，决定带着这个聪明的女孩前往法国。可安德丽的改变让她失去了男友及朋友的爱，令她非常矛盾。 到达法国后，她得知了米兰达的地位不保了，没想到米兰达竟然牺牲自己多年的好搭档保住了自己的地位，此事令安德丽娅深感失望，有了抽身离去的想法，到底安德丽娅会何去何从？

年轻的X教授查尔斯（詹姆斯·麦卡沃伊 James McAvoy 饰）和万磁王埃里克（迈克尔·法斯宾德 Michael Fassbender 饰）是一对志向相投的好朋友。他们最早发现了自己的超能力，并与其他几个变种人一起在CIA工作。引发埃里克超能力的纳粹战争贩子肖（凯文·贝肯 Kevin Bacon 饰）一直试图挑起核战争，而想方设法挑起美苏两国的矛盾。埃里克和查尔斯一直与肖手下的变种人战斗，努力阻止肖的阴谋。肖怂恿苏联引发古巴导弹危机，查尔斯和埃里克获知消息后，在海湾与肖手下的变种人拉开了对决的一战。最终，肖被查尔斯和埃里克合力消灭。可是，在这个过程中，埃里克逐渐被肖的政治观点影响，与查尔斯产生裂痕。通过海湾的这一战，埃里克和查尔斯最终决裂，一方变成支持人类与变种人和平共存的X教授；另一方坚持通过消灭人类换来变种人兴起的观点，自称万磁王.........