具有特殊能力的一群变种人组成了一个维护世界的小组——X战警小队。成员包括能吸收对方能力的淘气、双眼能放致命射线的镭射眼（詹姆斯·麦斯登（James Marsden饰）、能随意控制气候的暴风女（哈莉•贝瑞 Halle Berry 饰）、具有隔空取物和心电感应能力的琴葛蕾（法米克•詹森 Famke Janssen 饰）…… 不久，金刚狼（休•杰克曼 Hugh Jackman 饰）也出现了。不过金钢狼脾气暴躁、独将爱情进行到底3来独往，X战警小队想极力拉拢他加入队伍，无奈孤傲的金钢狼一时也没有答应。与此同时，能控制一切金属的万磁王此时也在极力拉拢金钢狼，X战警小队不仅要费尽心思对付万磁王，还要小心亦正亦邪的金钢狼。他们能否取得最后的胜利？