Не очень далекое будущее. Девушка-подросток Мари (Анна Пакуин) во время своего первого в жизни поцелуя прикоснулась к парню, и тот вдруг свалился на пол в страшных конвульсиях. А через три недели, не выходя из комы, парень скончался в больнице…

Это только два примера генетических мутаций, названных «Х-фактором», возникающих только в период полового созревания, но эти феноменальные случаи стали основой последовавших за этим событий, которые, в конце концов, изменили сознание людей и социальную картину мира. Учёные давно уже отметили возросшее в последние годы число мутаций, в результате которых стали появляться люди с экстраординарными способностями. Телепатом с мировым именем, профессором Чарльзом Ксавьером (Патрик Стюарт) была организована школа для одаренных детей, под прикрытием которой функционировало закрытое общество мутантов, где ученики учились контролировать свои необычные способности. В то же самое время американский сенат с подачи сенатора Роберта Келли (Брюс Дэвидсон) принял закон о начале регистрации мутантов и их способностей, с целью выявления особо опасных представителей. Феномен мутации даже был внесен на рассмотрение очередной сессии ООН.

На севере провинции Альберта (Канада) Мари, напуганная неожиданная смертью своего бой-френда, сбежавшая из родного дома, и страшащаяся своих новых способностей, надеется найти наиболее безлюдное место на Земле, чтобы никому и никогда более не причинять вреда. Она ходит в длинном пальто с глубоким капюшоном, а на ее руках обязательные рукавицы, так как организм девушки причиняет смертельные муки всему живому, к чему прикасается. Остановившись перекусить в местной забегаловке, Мари, для конспирации взявшая себе прозвище «Шельма» (англ. Rogue), случайно встречается с таким же мутантом-отшельником, как сама — Логаном, по прозвищу «Росомаха» (англ. Wolverine) (Хью Джекмен). Его способности заключаются в том, что он имеет невероятные возможности к регенерации (мог даже восстановиться, получив травмы несовместимые с жизнью. Чем сильнее повреждения, тем дольше время восстановления), да еще к тому же при его желании из кистей его рук извлекаются по три лезвия из очень твердого метала «адамантия». Росомаха и Шельма попадают в неприятность — их пытается захватить неизвестный мутант, львоподобного вида (персонаж комикса Саблезуб (англ. Sabertooth)(Тайлер Мэйн)). Не известно, чем бы закончилась эта стычка, но Росомаху выручает оказавшаяся неподалеку группа мутантов Профессора Икс. Так Росомаха и Шельма попадают в необычный дом-школу Чарльза Ксавьера, расположенную в уединении в штате Нью-Йорк.

Здесь молодые мутанты оказываются в мире себе подобных, самые одаренные из которых помогают Профессору Х не только заниматься поисками новых детей-мутантов, но и успешно противостоять доктору Магнето — тому самому еврейскому мальчику из Варшавского гетто, который спустя многие годы тренировок и изучения физических свойств металлов, полностью раскрыл свой дар. Уже пожилой Эрик Леншерр (Иэн Маккеллен) считает, что война людей с мутантами неизбежна, ведь люди это низшее звено в цепи эволюции, которое мешает свободе новых людей — мутантов. Он старается всеми способами ускорить эту войну и потому противостоит всем попыткам Чарльза Ксавьера уничтожить страх и настороженность обыкновенных людей по отношению к мутантам. Магнето собрал команду единомышленников. Он не верит, что люди и мутанты когда-либо смогут мирно сосуществовать, и разработал план, как раз и навсегда решить проблему этого противостояния.

Магнето выкрал сенатора Келли — самого ярого активиста за ограничение свободы мутантов в резервациях. На нем он испытал свое изобретение — машину для создания и управления мутантами. Сенатор превратился в невероятно эластичное водянистое существо. Конечной же целью Магнето является использование своей машины во время саммита ООН в Нью-Йорке около Статуи Свободы, на котором будут присутствовать главы всех крупных держав мира. Злой гений надеялся таким образом превратить крупных политиков в мутантов и таким образом принудить их легализовать новую человеческую расу. И как итог — взять власть над миром в свои руки.

Но планам доктора Магнето, захватившего Мари, в качестве источника энергии для своей чудо-машины (используя её умение перенимать способности других мутантов), помешали его вечный противник Чарльз Ксавьер и его лучшие ученики — управляющая погодой Шторм (англ. Storm) (Холли Берри), Циклоп (англ. Cyclop), прячущий специальными очками свои смертоносные глаза (Джеймс Марсден), ясновидящая и телекинетик Джина Грей (англ. Jean Grey) (Фамке Янссен), а также Логан, присоединившийся для спасения ставшей ему подругой Шельмы. Они преодолевают сопротивление трех помощников Магнето — человека-льва Саблезуба (англ. Sabertooth) (Тайлер Мэйн), женщины, способной менять своё обличие Мистик (англ. Mystique) (Ребекка Ромин-Стамос) и мутанта Жабы (англ. Toad) (Рэй Парк), длинный и липкий язык которого являлся опасным оружием.

Затем команда Х, пусть с трудом, но останавила Магнето и спасла человечество от насильственного распространения мутации. А самого доктора заключили в особую пластиковую изолированную камеру. Закончился фильм кадрами, демонстрирующего сенатора Келли, который смотрит на нас желтыми хищными глазами. Такие глаза были у Мистик.

А когда наконец найдено возможное лекарство — то, что может предотвратить генетические мутации — наступает время решающей битвы между Людьми Икс, Братством Магнето и человечеством.

Встречаясь со старыми друзьями, Логан выходит на Реми "Гамбита" ЛеБо - одного из сбежавших мутантов программы Оружие Икс. Своё прозвище Реми получил за невероятные карточные знания и умения. Его способность заключалась в превращении потенциальной энергии предметов кинетическую. Когда он это делает, его радужные оболочки из зелёных становятся красными. Приняв Логана за своего преследователя, Реми обстрелял его взрывными картами, после чего Росомаха сразился с Виктором. Но схватка не удалась, и Гамбит отвозит Логана на Остров. Там Росомаха узнаёт, что его жена на самом деле жива, а её смерть была инсценирована Виктором. Логан пытается увести молодых мутантов(среди которых оказался Скотт Саммерс - будущий Циклоп), но на его пути встаёт Дедпул - мутант, лишённый рта и имеющий способности сразу нескольких мутантов, включая Скотта. Логан и Виктор на время объединяются и побеждают его, а Скотт выводит всех молодых к прилетевшему на остров профессору Ксавье. Уильям Страйкер простреливает Логану мозг адамантиевой пулей. Джеймс Хоуллет остаётся жив, но теряет память

После финальных титров показывается одна из возможных концовок:

Из-под обломков станции высовывается рука Оружия XI, дотрагивается до его отрубленной головы и голова оживает.
Росомаха пьёт в баре в Японии. Бармен спрашивает его, пытается ли он (Росомаха) что-то забыть. Логан отвечает, что он наоборот пытается вспомнить.
На развалинах станции человек в чёрном пальто поднимает отрубленную голову Оружия XI и спрашивает: "А ты ещё кто?". Камера поворачивается к его лицу - это Уэйд Уилсон, т.е. Уилсон не был Оружием XI, как все думали.

В ролях:
Хью Джекман - Логан / Росомаха
Патрик Стюарт - Профессор Чарльз Ксавьер
Иэн Маккеллен - Эрик Леншерр / Магнето
Фамке Янссен - Джина Грей
Джеймс Марсден - Скотт Саммерс / Циклоп
Холли Берри - Ороро Монро / Шторм
Анна Пакуин - Мари / Rogue
Лев Шрайбер - Виктор Крид/ Саблезубый
Райан Рейнольдс - Уэйд Уилсон
Дэнни Хьюстон - Полковник Уильям Страйкер
Линн Коллинз - Кайла СилверФокс
Дэниэл Хенни - Дэвид Норт/ Зеро
Will.i.am - Джон Райс/Кистрел
Тейлор Китч - Реми ЛеБо/ Гамбит
Доминик Монахэн - Крис Брэдли/ Болт
Кевин Дюранд - Фред Дюкс/ Пузырь
Скотт Адкинс - Оружие XI

Утрату нельзя прочесть, её можно только почувствовать. (с)