故事发生在2029年。当时,X战警已经解散。作为为数不多的变种人之一,金刚洛根(休·杰克曼饰)和卡利班(斯蒂芬·莫钱特饰)照顾着年迈的X教授(帕特里克·斯图尔特饰)。由于年龄的增长,X教授已经失去了对自己超能力的控制。如果他不依赖毒品,他的超级大国将失去控制,并在全球范围内制造不可逆转的灾难。不仅如此,随着时间的推移,金刚狼的自愈能力逐渐减弱,其体能和力量早已大不如前。一天,一个陌生的女人找到了金刚狼,把一个叫劳拉(达芬·基恩饰)的女孩托付给了他,并让他把劳拉送到加拿大边境的“伊甸园”。洛根没有想到的是,劳拉实际上是一个通过植入自己的基因培养出来的人工突变体,而在传说中的伊甸园里,有一群孩子的情况与劳拉相似。邪恶的唐纳德(博伊德·霍尔布鲁克饰演)紧跟着洛根和他的团队的脚步,只有一个目标:彻底摧毁这群人造变种人。