Em 1965, tudo começa com Cain Marko, meio-irmão de Charles Xavier, de pé diante do túmulo de seu pai em um cemitério. Repentinamente, uma explosão acontece do outro lado do país, e rajadas de mutação atravessam o corpo de Cain, fazendo-o sentir uma energia se expandir de dentro dele. Desesperado, ele deixa o cemitério, percebendo que estava ficando mais alto e seus músculos crescendo a cada passo. Correndo pelas ruas movimentadas de Nova Iorque, ele é atropelado por um caminhão, um momento que desencadeia seus poderes.
De volta à Mansão Xavier, Charles, com a ajuda de Hank, utiliza pela primeira vez o "Cérebro", uma experiência incrível que permite a ele ver todas as pessoas do mundo e seus pensamentos. No entanto, algo estranho começa a acontecer quando as pessoas começam a mudar de cor, aparecendo em vermelho, indicando que são mutantes.
Enquanto isso, em uma cabana isolada na floresta do sul da Polônia, Erick e Raven, trajando seus trajes clássicos dos quadrinhos, conversam sobre seus planos, incluindo o assassinato do presidente, com Raven almejando assumir seu lugar.
De volta à Mansão Xavier, Hank está imerso em seu laboratório, ainda trabalhando em seu dispositivo de controle de poderes mutantes. Exploramos mais o laboratório, com vislumbres de equipamentos que serão importantes no futuro, e um quadro com a foto dos pais de Hank, que faleceram.
Enquanto isso, Moira está a caminho da mansão em seu carro quando é brutalmente atingida por Cain, que grita pelo nome de Charles. Uma rápida conexão mental entre Charles e Cain revela um flashback do passado, onde vemos Charles sendo maltratado pelo pai de Cain e testemunhando a morte dele em um momento de desespero na igreja.
A ação atinge seu ápice quando Cain invade a mansão e inicia uma devastadora luta com Hank. Após uma batalha intensa, Hank consegue utilizar seu dispositivo para neutralizar os poderes de Cain, deixando-o sem poderes. Porém, antes de ser neutralizado, Cain espanca violentamente Charles, deixando-o paraplégico.
Em 1970, vemos Charles em uma cadeira de rodas, acompanhado por Hank, passando por Moira, que milagrosamente sobreviveu a seus ferimentos, embora tenha perdido suas memórias por ações defensivas de Charles anos atrás. Os dois chegam a uma casa onde são recebidos por um garoto, e no final vemos o sobrenome Summers no correio da família, indicando o início de uma nova conexão.
Nas cenas pós-créditos, testemunhamos Hank em seu laboratório sofrendo transformações físicas, assumindo características de uma fera. O presidente discute a ameaça dos mutantes, citando nomes como Fanático e Logan, e menciona a necessidade de ajuda de William Stryker. Na última cena, Charles assume a liderança na Mansão Xavier, renomeando-a para "Instituto Xavier para Jovens Superdotados", marcando o início de uma nova era.
