CIA（美国中央情报局）探员汤姆•毕晓普（布拉德•彼特饰）在远东某国执行任务失败，随即被当局逮捕，并将于24小时内被执以死刑。此时远在美国，汤姆的搭档，CIA探员内森 D.缪尔（劳勃·瑞福饰）正在为营救汤姆而游说CIA高层。因为涉及国际纠纷，CIA高层偏向牺牲汤姆而换取局势的和平，而内森则认为搭档的生命更加重要。内森与高层吵得不可开交，而在牢狱中的汤姆，回想过去，他与内森一同执行的一个个人物如走马...

年轻的X教授查尔斯（詹姆斯·麦卡沃伊 James McAvoy 饰）和万磁王埃里克（迈克尔·法斯宾德 Michael Fassbender 饰）是一对志向相投的好朋友。他们最早发现了自己的超能力，并与其他几个变种人一起在CIA工作。引发埃里克超能力的纳粹战争贩子肖（凯文·贝肯 Kevin Bacon 饰）一直试图挑起核战争，而想方设法挑起美苏两国的矛盾。埃里克和查尔斯一直与肖手下的变种人战斗，努力...