两个陌生的年轻人发现了一艘神秘的宇宙飞船，它将他们带回到数百万年前。
在与一个拥有超凡脱俗力量的神秘陌生人发生紧张冲突后，一名男子被放逐到一个专制的平行地球，在那里他为回到他爱的女人而斗争。
不知曾几何时，世界各地出现了专门捕杀人类的巨人，可怕天敌的出现最终导致人类的文明衰落与倒推。为了阻止巨人无休止的捕猎，人类筑起三座高墙将自己保护起来，如是过去了一百年的时光。少年艾伦（三浦春马 饰）厌倦了被囚禁起来的日子，某天他怂恿伙伴三笠·阿克曼（水原希子 饰）和阿明·阿诺德（本乡奏多 饰）试图翻出围墙，谁知却见证了超大型巨人打破围墙以及无数巨人疯狂涌入的可怕一幕。霎时间宁静祥和的城市变成了巨人的狩猎场，艾伦等人目击了永生难忘的血腥一幕。两年后艾伦和阿明加入调查兵团，并且即将随同战友出发修复外墙，夺回沦陷的土地。这注定是一次凶险非常的旅程……
天才科学家大卫创造了世界首具拥有高度人工智慧的机械人亚当，并邀请当红的科技杂志记者荞依，进入实验室进行一週的近距离专访。在採访的过程中，荞依深受聪明又充满抱负的大卫吸引，萌生情愫的两人开始越走越近，而将一切看在眼裡的亚当，竟产生如人类般的忌妒情绪，行为更变得有些怪异与偏激...
空中响起奇怪的声音，人们一个接一个地倒下，并最终消失。出现在前往调查的精英部队GUTS-SELECT队员们面前的是，一波波来袭的外星人军团，以及驾驶着漆黑要赛艇“佐尔加乌斯”的支配者基贝尔斯教授，它妄图扭曲地球的天空。
故事的设定发生在当下，变种人族群遭到了前所未有的毁灭性打击，而这一切的根源是“魔形女”瑞文（詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰）在1973年刺杀了玻利瓦尔·特拉斯克（彼特·丁拉基 Peter Dinklage 饰）。在得知“幻影猫”（艾伦·佩吉 E llen Page 饰）利用穿越时空的能力帮助Blink（范冰冰 饰）等战友逃脱巨型机器人“哨兵”的追杀后，X教授（帕特里克·斯图尔特 Patrick Stewart 饰）和万磁王（伊恩·麦克莱恩 Ian McKellen 饰）达成认同，决定让金刚狼（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）穿越回1973年，找到年轻的X教授（詹姆斯·麦卡沃伊 James McAvoy 饰）和年轻的万磁王（迈克尔·法斯宾德 Michael Fassbender 饰）并说服他们一起阻止魔形女的行动。于是，金刚狼踏上了回到过去的旅程，但是命运会不会发生逆转，任何人都无从知晓。
