En el año 3600 a.C., el anciano pero poderoso mutante En Sabah Nur gobierna el antiguo Egipto. Tras una ceremonia en la que su conciencia se transfiere al cuerpo de otro hombre para obtener su factor de curación, él y sus cuatro seguidores sufren una emboscada. En el proceso, sus seguidores son asesinados y él es enterrado vivo.

En 1983, Alex Summers lleva a su hermano Scott al instituto educativo del profesor Charles Xavier, con la esperanza de que éste y Hank McCoy le enseñen a controlar su mutación para disparar rayos ópticos. Scott conoce a la telepática y telequinética Jean Grey, y ambos desarrollan una atracción.

En Sabah Nur es despertado por un grupo de adoradores. Se hace amigo de la huérfana Ororo Munroe y aprende sobre la humanidad. Decidiendo que la humanidad ha perdido el rumbo, planea rehacer el mundo. Munroe se convierte en su seguidora después de que él aumente su poder.

En Berlín Oriental, la mutante que cambia de forma, Raven, descubre a Kurt Wagner, un mutante que puede teletransportarse. Raven pide al comerciante negro Caliban que transporte a Kurt a América. En Sabah Nur recluta a Psylocke y a Ángel y potencia los poderes de ambas.

En la Polonia comunista, Erik Lehnsherr vive felizmente con su mujer y su hija. Durante los disturbios mundiales causados por En Sabah Nur, Erik utiliza sus poderes para salvar a un compañero de trabajo durante un terremoto, lo que provoca que la milicia lo capture. Retienen a su hija como rehén en el bosque a cambio de que se entregue. A medida que aumenta la tensión, la hija de Erik empieza a mostrar poderes mutantes y la milicia mata a su mujer y a su hija. Desesperado, Erik mata a toda la milicia.

En Sabah Nur lleva a Erik a Auschwitz y le muestra el verdadero alcance de sus poderes. Erik destruye el campo y se une a En Sabah Nur. Cuando Xavier se pone en contacto con Erik, En Sabah Nur accede a distancia a Cerebro, el dispositivo que Xavier utiliza para localizar a los mutantes, y obliga a Xavier a hacer que las superpotencias mundiales lancen todos sus arsenales nucleares al espacio para evitar que interfieran en el plan de En Sabah Nur. Éste y sus Cuatro Jinetes llegan a la mansión y secuestran a Xavier. Al intentar detenerlos, Alex provoca una explosión que destruye la mansión. Peter Maximoff llega y utiliza su supervelocidad para evacuar a todos excepto a Alex, que muere en la explosión. Las fuerzas del coronel William Stryker capturan a Hank, Raven, Peter y Moira y los llevan a interrogar. Scott, Jean y Kurt les siguen de forma encubierta y liberan a sus compañeros utilizando el experimento de Stryker Arma X (Lobezno), cuyos recuerdos Jean restaura parcialmente.

Erik utiliza sus poderes para alterar el campo magnético de la Tierra, causando destrucción en todo el planeta. En Sabah Nur planea transferir su conciencia al cuerpo de Xavier para obtener sus poderes psíquicos. Xavier envía una llamada de auxilio telepática a Jean y a los demás, que viajan a El Cairo para luchar contra En Sabah Nur y sus mutantes. Rescatan a Xavier y huyen en un avión. Cuando Ángel y Psylocke atacan el avión, Rondador Nocturno teletransporta a sus amigos. Psylocke salta a un lugar seguro, pero Ángel muere en el accidente de avión.

Erik y Ororo se vuelven contra En Sabah Nur y, con la ayuda de Scott, lo mantienen ocupado físicamente mientras Xavier lucha contra él telepáticamente en el plano astral. Xavier le ruega a Jean que desate toda la fuerza de sus habilidades, y ella incinera a En Sabah Nur. Psylocke escapa. Xavier y Moira reavivan su relación. Erik y Jean ayudan a reconstruir la escuela, pero Erik rechaza la oferta de Xavier de quedarse y ayudar a enseñar. Peter decide no decirle aún a Erik que es su hijo. Utilizando Centinelas confiscados, Hank y Raven entrenan a los nuevos reclutas de los X-Men: Scott, Jean, Ororo, Kurt y Peter.

En una escena post-créditos, unos hombres con trajes negros visitan las instalaciones de Arma X para recuperar una radiografía y una muestra de sangre marcada como "Arma X", en nombre de la Corporación Essex.