Filmy amnezja, bohater, nieśmiertelność, nadprzyrodzona moc

Wydarzenia przedstawione w filmie mają miejsce niedługo po części pierwszej. Tym razem dochodzi do znacznego pogorszenia stosunków między ludźmi i mutantami. Pewna organizacja rządowa dokonuje ataku na szkołę Xaviera. Porywają oni większości uczniów z zamiarem uczynienia z nich broni przeciwko mutantom. Z ataku udaje się jednak uciec kilku członkom X-MEN, którzy łączą swoje siły z „Magneto” i atakują siedzibę organizacji.

Profesor Charles Xavier, najpotężniejszy telepata na świecie, założył szkołę, w której „mutanci” uczą się wykorzystywać swoje moce dla dobra całej ludzkości – tej samej, która nie chce uznać ich prawa do życia i samostanowienia… W szkole profesora Xaviera pojawia się dwoje nowych „mutantów”: Logan/Rosomak, samotnik ze stalowymi szponami u rąk, który posiadł niezwykłą moc regeneracji, i Marie/Ruda, wyalienowana nastolatka, która pochłania siły życiowe i wspomnienia każdego, kogo dotknie. Rosomak i Ruda wstępują w szeregi „X-Menów”, którzy stają do walki z dawnym kolegą profesora Xaviera, Erikiem Lehnsherrem, zwanym „Magneto”. „Magneto”, dysponujący ogromną mocą „mutant" odwrócił się od społeczeństwa, wyznaje bowiem pogląd, że ludzie i „mutanci” nie mogą pokojowo współistnieć…

W latach 90. XX wieku, gdy na Ziemi królują komputery z systemem Windows 95 i wypożyczalnie kaset wideo, w galaktyce toczy się wojna pomiędzy Kree i Skrullami. Vers (Brie Larson), wojowniczka elitarnego oddziału Starforce, podczas misji na innej planecie zostaje uprowadzona przez wrogich Skrulli, których najsilniejszym atutem w walce jest zdolność przybierania postaci przedstawicieli innych ras. Kosmici, usiłując pozyskać od Vers cenne dla nich informacje, przeszukują jej pamięć i docierają do danych, które nieznane są samej bohaterce. Wojowniczka Kree kilka lat wcześniej straciła bowiem pamięć i teraz jedynie strzępy przeszłości powracają do niej w koszmarnych snach. Obdarzonej potężną mocą Vers udaje się wyrwać ze szponów Skrulli, ale w trakcie ucieczki traci kontrolę nad pilotowanym statkiem i rozbija się na C-53 – planecie Ziemia. W pościg za wojowniczką ruszają zmiennokształtni kosmici, którzy dzięki swojej zdolności szybko wtapiają się w otoczenie. Vers zyskuje wsparcie w osobie Nicka Fury’ego (Samuel L. Jackson) – agenta T.A.R.C.Z.Y., zajmującej się nietypowymi misjami NASA. Bohaterowie docierają do tajnej bazy, gdzie natrafiają na dane bezcenne zarówno dla Skrulli, którzy już infiltrują szeregi agencji, jak i dla samej Vers, która odkrywa, że jej wymazane z pamięci korzenie sięgają planety C-53.

Obdarzony regeneracyjnymi zdolnościami mutant przemierza kolejne lata szukając życiowego celu, zamiast tego odnajduje go wojsko.