เมื่อเหล่าเอ็กซ์เม็นได้รับภารกิจช่วยชีวิตนักบินอวกาศได้เกิดเพลิงสุริยะในขณะทำการกู้ภัยเป็นผลให้ จีน เกรย์ (โซเฟีย เทอร์เนอร์) ดูดซับพลังงานมหาศาลไว้ในตัวเธอ แต่ผลลัพธ์ที่ไม่มีใครคาดคิดก็เกิดขึ้นเมื่อพลังดังกล่าวอาจเป็นภัยต่อทุกชีวิตบนโลก จนชาร์ลส์ เซเวียร์ (เจมส์ แม็คอวอย)และทีมเอ็กซ์เม็นต้องหาทางหยุดจีนไม่ให้ก่อวันโลกาวินาศจากพลังของเธอเอง นอกจากนี้โลกยังต้องเผชิญภัยร้ายจากต่างดาวนำโดย วุค (เจสสิกา แชสเทน) ที่หวังใช้พลังของจีนในการล้างบางโลกอีกด้วย