仅仅平静了三年之后，一群行色各异的变种人再次出现。成功越狱的“万磁王”依然死性不改，乾着四处破坏的恶人勾当。简·格雷博士出人意料地在上一部牺牲之后又再次复活了。并且神奇地变身成为了黑暗可怕的“凤凰女”，简· 格雷不但堕入了黑暗面，而且还拥有了极具破坏性的超能力，对整个地球和全人类都构成了巨大的威胁。同时，正义的X战警方面也相继增加了不少新成员。力大无穷且身手敏捷的“野兽”和背后生出双翼能自由飞翔的“天使”。另外，在前两部中活跃的主要角色们都将全员上阵，其中睿智的X教授、战斗力依然强大且具统领变种人地位的金刚狼以及实力不凡的暴风女等依然占有主要的地位。

一种新的治疗方法出现了，X战警们面临两个选择：一个是继续维持他们的“变种基因”，虽被人类孤立但有着超凡能力，二是放弃超能力变回普通人。他们将如何抉择呢？

同时也有一些新的变种人登场，比如“野兽”和“天使 “野兽”的父亲莫顿在一家核电站工作，一次工作时暴露在大量的核幅射中。莫顿虽然没有受伤，然而他的基因却改变了。于是他生下了一个变种小孩“野兽”迈克柯伊。和大多数变种人不同，“野兽”从小就出现了异状—他的手脚都异常的大。长大后，混身蓝毛的“野兽” 表现出了超人的力量，可以提起一吨重的东西，并且拥有难以想像的速度和灵活性，在橄榄球场上表现出色。一个犯罪头子绑架了”野兽“的父母，想要让“他”为自己服务，X战警的领袖“X教授”解救了他，并把他召到正义的队伍中来。“野兽”的扮演者名叫凯尔西·格拉莫，格拉莫表示这部电影吸引他是因为“《X战警》系列中的变种人总是社会的局外人”　　

变种人终于有了自己选择命运的权利：或是保持自己独特的变种能力，虽然这会将他们继续隔绝在人类之外，成为异类；或是放弃超能力，成为真正的人类。然而，他们将面对的却不仅是害怕和憎恨他们的人类，而是死而复生的琴格雷--他们具有心电感应、隔空取物和瞬间移动等非攻击型能力的变种人同伴。死而复生成为黑暗皇后“黑凤凰”的她，却彻底成为了黑暗力量，面对人类、世界甚至是X战警的毁灭，他们无路可退……