故事的设定发生在当下，变种人族群遭到了前所未有的毁灭性打击，而这一切的根源是“魔形女”瑞文（詹妮弗·劳伦斯JenniferLawrence饰）在1973年刺杀了玻利瓦尔·特拉斯克（彼特·丁拉基PeterDinklage饰）。在得知“幻影猫”（艾伦·佩吉EllenPage饰）利用穿越时空的能力帮助Blink（范冰冰饰）等战友逃脱巨型机器人“哨兵”的追杀后，X教授（帕特里克·斯图尔特PatrickStewart饰）和万磁王（伊恩·麦克莱恩IanMcKellen饰）达成认同，决定让金刚狼（休·杰克曼HughJackman饰）穿越回1973年，找到年轻的X教授（詹姆斯·麦卡沃伊JamesMcAvoy饰）和年轻的万磁王（迈克尔·法斯宾德MichaelFassbender饰）并说服他们一起阻止魔形女的行动。于是，金刚狼踏上了回到过去的旅程，但是命运会不会发生逆转，任何人都无从知晓。

和许多平凡的家庭一样，丽莎（黛安·克鲁格DianeKruger饰）和朱利安（文森特·林顿VincentLindon饰）安然享受着亲情和爱情带来的幸福时光，儿子奥斯卡（LancelotRoch饰）的聪明和伶俐为这个本来就很美满的家庭增添了又一丝的欢笑。然而，谁也没有想到，这所有的一切在警察到来那一天画上了句号。

从小异于常人的黑崎一护（福士苍汰饰），在一次机缘巧合下遭遇女死神“朽木露琪亚”（杉咲花饰）。露琪亚是将灵魂从现实世界引领到尸魂界的收魂者之一，他们为保护人类不被“虚”侵害，一直在与这些怪物战斗。在与一只异常强大的“虚”战斗时，露琪亚身负重伤，无奈只能将死神的力量暂时转给黑崎一护，让其代为战斗。两人经过一段时间的磨合后并肩战斗，终于战胜了当年害死一护母亲的“虚”，但在这期间，露琪亚的兄长朽木白哉（石原贵雅饰）强迫她不顾黑崎一护的生命安危收回法力。露琪亚为保护一护，拖延到与“虚”的战斗结束，并清除了一护的记忆……