Der junge Professor Charles Xavier, in seinen Zwanzigern, mit üppiger Haarpracht und zu Beginn des Films noch nicht im Rollstuhl, studiert in Oxford und trifft auf den gleichaltrigen Erik Lensherr. Beide sind Mutanten mit außergewöhnlichen Fähigkeiten. Gemeinsam erdenken sie eine Zukunft, in der Mutanten und Menschen vereint leben können. Als das Wohl der Welt auf dem Spiel steht, kämpfen sie mit vereinten Kräften und der Hilfe von anderen Mutanten gegen die drohende Gefahr des Hellfire Clubs mit Emma Frost und Sebastian Shaw. Erst im Laufe dieses Kampfes werden die beiden zu den Todfeinden der vorherigen Filme.

In einer unbestimmten Zukunft hat die Technologie gewaltige Fortschritte gemacht, sodass sogar Zeitreisen kein Problem mehr darstellen. Die Firma "Time Safari" bietet diese mit einem besonderen Unterhaltungswert an: Großwildjagden auf Dinosaurier. Doch bei einem dieser Ausflüge in die Vorgeschichte wird unbeabsichtigt ein Schmetterling getötet, der sich als unverzichtbares Teilstück der späteren Evolutionsgeschichte erweist. In der Gegenwart machen sich erste Veränderungen der Zeitlinie bemerkbar. Nun muss der Safari-Scout Travis Ryer zurück in die Vergangenheit.