Während seines Studiums an der renommierten Cambridge University in den 1960er Jahren verliebt sich der brillante Naturwissenschaftler Stephen Hawking bis über beide Ohren in die Sprachenstudentin Jane Wilde. Einen herben Rückschlag erhält der theoretische Physiker, der sich vor allem mit dem Phänomen der Zeit und dem Ursprung des Universums beschäftigt, im Alter von nur 21 Jahren, als bei ihm die degenerative Nervenkrankheit ALS diagnostiziert wird. Die Ärzte geben ihm nur noch etwa zwei Jahre zu leben. Doch schiere Willenskraft und nicht zuletzt die Liebe Janes, die ihn nach dem niederschmetternden Befund nicht etwa verlässt, sondern seine Frau wird, helfen ihm, den immer größeren körperlichen Einschränkungen zu trotzen und schließlich mit seinen bahnbrechenden Forschungen in die Geschichte einzugehen.

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.