1960年代。裕福な家庭に生まれ、名門大学に通うチャールズ・エグゼビア（ジェームズ・マカヴォイ）は、強力なテレパシーを使うことができるミュータントだった。チャールズは、自分と同じような特殊な能力を持つ者の存在に気付き始める。そんなときに出会ったエリック・レーンシャー（マイケル・ファスベンダー）は、強力な磁力を発生させ、あらゆる金属を自在に操る能力を持っていた。エリックはナチスに母親を殺され、復讐を誓いひとりで生きてきたという過去があった。ミュータントの能力を使い、人類と闘うべきか共存するべきか異なる信念を抱いていた2人だったが、友情を深める。やがて2人は世界各地のミュータントを仲間として迎え入れていく。