Spoiler :
- Apocalypse (Oscar Isaac), o primogênito da raça mutante, governa o mundo no Egito antigo, mas é traído por seus adoradores e é enterrado por séculos, enquanto seus seguidores, os Quatro Cavaleiros, são destruídos. Ele é despertado em 1982 e vê que o mundo se esqueceu dele. Acreditando qu sem sua presença, a humanidade cresceu mais fraca, Apocalypse decide destruí-la, a fim de reconstruir a sociedade à sua imagem, e decide recrutar quatro mutantes para cumprir suas ordens.
- Sua primeira recruta é a Tempestade (Alexandra Shipp), uma amável batedora de carteiras do Cairo. Ela admira Mística (Jennifer Lawrence), que se tornou uma figura reverenciada na comunidade mutante por salvar o presidente dos Estados Unidos, dando início a uma nova era de coexistência pacífica entre humanos e mutantes. Mística está investigando um clube da luta subterrânea onde os mutantes são forçados a lutar, e acontece em cima de uma luta entre o campeão, Anjo (Ben Hardy), um lutador experiente, e o estreante Noturno (Kodi Smith-McPhee). Noturno eletrocuta o Anjo e é resgatado depois pela Mística, enquanto Apocalypse chega para curar Angel, que renasce como Arcanjo.
- Em Nova York, Ciclope (Tye Sheridan) toma conhecimento de seus poderes e é levado por seu distante irmão mais velho Havok (Lucas Till) para a Escola Xavier para Jovens Superdotados para aprender a controlá-los com o Professor Charles Xavier (James McAvoy) e o Fera (Nicholas Hoult). Ele é relutante até que ele conhece a protegida de Xavier, Jean Grey (Sophie Turner), que é igualmente incapaz de controlar seus poderes, e os dois desenvolvem uma atração. Mística chega para alertar Xavier sobre Apocalypse e para trazer Noturno para o instituto. Xavier e Havok vão de encontro com Moira McTaggert (Rose Byrne) para saber mais sobre Apocalypse, sem saber que William Stryker (Josh Helman) está conspirando contra eles. Enquanto isso, Magneto recruta outro seguidor, Psylocke (Olivia Munn).
- Magneto (Michael Fassbender) está vivendo no anonimato na Polônia, onde ele tem uma esposa e filha. No entanto, ele é localizado pelas autoridades, e sua família é morta no fogo cruzado. Um Magneto enfurecido mais tarde é abordado por Apocalypse e se junta a ele. Quicksilver (Evan Peters) foi à procura de seu pai, e decide procurar Xavier para obter ajuda.
- Ciclope, Jean, Noturno e Jubileu (Lana Candor) vão ao cinema, enquanto Xavier tenta usar o Cerebro para localizar Apocalipse, mas o mutante e seus seguidores atacam o instituto e sequestram Xavier. Apocalypse utiliza Cerebro para forçar os líderes mundiais a lançarem seus arsenal nucleares da Terra para o espaço para que não possa ser usado contra ele. Havok é morto em uma explosão enquanto tentava resgatar Xavier. A mansão é destruída, mas Quicksilver evacua todo mundo antes do colapso do edifício. Stryker chega e captura Quicksilver, Noturno, Mística e Moira sob o pretexto que eles são suspeitos dos ataques cometidos por Apocalypse. Eles são levados para as instalações de Stryker, seguidos por Ciclope e Jean. Uma vez dentro do local, Jean sente Wolverine (Hugh Jackman), que acaba de ser submetido ao procedimento de ligação de Adamantium e está sofrendo uma lavagem cerebral para se tornar a arma de Stryker. Ela liberta Wolverine, que mata os soldados de Stryker, embora ele acabe escapando. Jean tenta acalmar Wolverine e ele foge. Cyclops liberta os prisioneiros e se encontra com Fera. Eles localizam Apocalypse e os cavaleiros no Cairo e partem para lá para detê-los e resgatar Xavier. Eles roubam trajes táticos de batalha da base de Stryker e entram em um novo X-Jet construído pela Fera.
- A pedido de Apocalypse, Magneto usa seus poderes para controlar os pólos magnéticos da Terra, causando destruição generalizada em todo planeta e mortes em massa. Apocalypse, por sua vez, enfrenta Xavier no plano astral, com a intenção de possuí-lo, e eles lutam. Os X-Men chegam e começam a lutar contra os cavaleiros. Mística encontra com Magneto e lembra que os X-Men são sua família também, e que sua esposa e filha não seriam poupados da limpeza do Apocalipse. Magneto vê o erro que fez e ajuda os X-Men na lutar contra Apocalypse. Apocalypse ataca Mística, e vendo seu desprezo por ela, Tempestade mudar de lado também. Vendo que as coisas estão ficando fora de controle, Psylocke e Arcanjo tentam fugir no X-Jet roubado, mas ele é derrubado por Noturno. Psylocke sobrevive à queda e escapa, enquanto Arcanjo também sobrevive, mas com seu corpo horrivelmente mutilado. Os X-Men se juntam para lutar contra Apocalypse, enquanto Jean vai para o plano astral e aprende com Xavier que Apocalypse está enfraquecido após séculos no mesmo corpo. Jean e Magneto unem forças e conseguem destruir a armadura de Apocalypse, com Jean recorrendo à força da Fênix e tornando-se envolvida em um pássaro de fogo. A verdadeira forma frágil de Apocalypse é exposta e Jean incinera o vilão. Xavier perde seu cabelo.
- Xavier percebe que sempre haverá ameaças, tanto humanos e mutantes, e decide treinar seus alunos para se tornarem os X-Men. Xavier e Magneto reafirmam sua amizade. Quicksilver e Tempestade se juntam à equipe, e Quicksilver decide não contar a Magneto que ele é seu filho. Os X-Men - Ciclope, Jean, Fera, Mística, Noturno, Quicksilver e Tempestade - recebem novos uniformes por Xavier e se preparam para uma sessão de treinamento na Sala de Perigo, enfrentando as sentinelas, enquanto Xavier olha para eles, orgulhoso do que eles se tornaram.
- Em uma cena pós-créditos, a instalação de Arma X abandonada é invadida por uma equipe paramilitar que começa a recuperar todos os dados sobre a pesquisa de Stryker em nome da Essex Corporation.