Im Jahre 2020 werden die Menschen im Boxring durch Roboter ersetzt. Abseits der offiziellen Liga nimmt Charlie Kenton, früher selbst ein aktiver Boxer, als Trainer an privat organisierten Roboterkämpfen teil; dies jedoch nur mit mäßigem Erfolg. Nach einem verlorenen Kampf erfährt er, dass seine ehemalige Freundin verstorben ist und sein Sohn Max, um den er sich bis zu diesem Zeitpunkt nie wirklich gekümmert hat, nun einen neuen Vormund braucht. Im Zuge eines Gerichtstermins "verkauft" er seine ihm rechtlich zustehende Vormundschaft für 100.000 Dollar an die Familie der Schwester seiner Frau. Teil des Deals ist jedoch, dass er die Sommerferien mit seinem Sohn verbringt. Sie finden den Sparrings Roboter Atom auf der Müllhalde. Die etwas andere Boxkarriere beginnt.

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.

James Howlett verfügt über die seltene Gabe, sich in Wolverine verwandeln zu können. Er ist nicht der einzige, in dem übermenschliche Kräfte stecken. Auch Victor Creed alias Sabretooth hat sie. Beide verbindet eine enge Beziehung, bis Wolverines Freundin durch Victor umkommt. Fortan ist er auf Rache aus und tritt dem Weapon X-Programm bei, um eine lebende Waffe zu werden. Dort lernt er weitere Mutanten kennen.

Die Ausreißerin Rogue, die aufgrund ihrer wachsenden Mutantenkräfte, nämlich die Fähigkeit, durch Berührung die Persönlichkeiten, Erinnerungen und Kräfte anderer Menschen kurzzeitig zu absorbieren, von zu Hause weggelaufen ist, trifft bei ihrer Flucht in Kanada auf den Einzelgänger Logan, der geschärfte Sinne und die Fähigkeit besitzt, eigene Verletzungen in Sekunden zu heilen. Dazu ist sein Skelett vollständig mit einem schier unzerstörbarem Metall (Adamantium) überzogen und mit sechs ausfahrbaren Klauen bewaffnet; Logan kann sich aber nicht erinnern, wann und wo sein Skelett derart behandelt worden ist, noch hat er irgendeine Erinnerung an seine eigene Vergangenheit.