I nær framtid må Wolverine reise tilbake til 70-tallet for å forhindre en hendelse som vil føre til utryddelse av både mutanter og mennesker. For å sikre rasens overlevelse må det utkjempes en krig på tvers av to tidsepoker - og de populære karakterene fra den originale trilogien blir nødt til å samarbeide med de yngre utgavene av seg selv fra X-Men: First Class. Et episk slag må til for å endre fortiden - og dermed redde framtiden.