故事發生在2029年，彼時，X戰警早已經解散，作爲爲數不多的僅存的變種人，金剛狼羅根（休·傑克曼 Hugh Jackman 飾）和卡利班（斯戴芬·莫昌特 Stephen Merchant 飾）照顧著年邁的X教授（派屈克·斯圖爾特 Patrick Stewart 飾），由於衰老，X教授已經喪失了對於自己超能力的控制，如果不依賴藥物，他的超能力就會失控，在全球範圍內製造無法挽回的災難。不僅如此，金剛狼的自愈能力亦隨著時間的流逝逐漸減弱，體能和力量都早已經大不如從前。
某日，一位陌生女子找到了金剛狼，將一個名爲蘿拉（達芙妮·基恩 Dafne Keen 飾）的女孩託付給他，囑咐他將蘿拉送往位於加拿大邊境的「伊甸園」。讓羅根沒有想到的是，蘿拉竟然是被植入了自己的基因而培養出的人造變種人，而在傳說中的伊甸園裡，有著一羣和蘿拉境遇相似的孩子。邪惡的唐納德（波伊德·霍布魯克 Boyd Holbrook 飾）緊緊的追蹤著羅根一行人的蹤跡，他的目標只有一個，就是將那羣人造變種人徹底毀滅。