本片由導演布萊恩辛格掌鏡，故事的設定上是《X戰警：最後戰役》和《X戰警：第一戰》的雙向平行續集，時間點是這兩集的10年後。集結了過去、現在的兩代變種人角色，休傑克曼、麥克法斯賓達、荷莉貝瑞、珍妮佛勞倫斯、詹姆士麥高維演出。首度加入的范冰冰飾演變種人「閃爍」，在片中約有15分鐘的戲份，數場激烈的打鬥戲。
影片結合了兩代X戰警的戰力，展開有史以來最浩大的抗爭。包含魔形女、暴風女、小淘氣、野獸等全員到齊。而延續《X戰警：第一戰》之後的發展，他們必須改變過去的歷史，以拯救未來變種族群的存活。
在萬磁王與X教授兩派陣營分裂後，因戰役而失去雙腿及義妹魔形女的X教授從此失魂落魄。為阻擋變種人面臨被趕盡殺絕的命運，X教授與萬磁王派金鋼狼穿越時空回到過去，企圖讓當時落魄的X教授振作起來，並由兩派變種人團結合力改變過去，共同對抗造成變種人未來最大威脅的頭號公敵─崔斯克。
片中變種人不分陣營齊心對抗的哨兵，哨兵高達18呎，在X戰警首部曲當時因技術上尚未成熟而無法製作，劇組為求拍攝真實及比例正確，實際打造出18呎高的1970年代版哨兵模型作為拍攝使用，該模型更花了八周才完成製作。
