I en nær fremtid har regeringens dræberrobotter, de såkaldte 'Sentinels', stort set udryddet mutanterne og deres tilhængere. Takket være Kitty Prydes særlige evner får dr. Xavier og Magneto sendt Wolverine tilbage til 1973. Her skal han få de yngre udgaver af Xavier og Magneto til at arbejde sammen og stoppe formskifteren Mystique. Ellers vil hendes mislykkede attentat mod Sentinel-programmets skaber få farlige konsekvenser. 'X-Men' er en af Marvel Comics berømte superheltegrupper, opfundet af Stan Lee og Jack Kirby i 1963.
