故事发生在2029年。那时，x战警已经解散了。作为仅存的少数变种人之一，金刚狼洛根（休·杰克曼饰）和卡利班（斯戴芬·莫昌特·斯戴芬·莫昌特饰）照顾年迈的X教授（帕特里克·斯图尔特·帕特里克·斯图尔特饰）。由于年龄增长，X教授已经失去了对自己超能力的控制。如果他不依赖药物，他的超能力将失控，并在全球范围内无法挽回。不仅如此，金刚狼的自愈能力也随着时间的推移而逐渐减弱，体力和力量早已大不如前。一天，一个陌生女人发现了金刚狼，把一个名叫劳拉（达芙妮·基恩·达芙妮·基恩饰）的女孩托付给他，并让他把劳拉送到加拿大边境的“伊甸园”。让洛根没想到的是，劳拉其实是通过植入自己的基因培育出来的人工突变体，而在传说中的伊甸园里，也有一群和劳拉处境相似的孩子。邪恶的唐纳德（波伊德·霍布鲁克·波伊德·霍布鲁克饰）密切跟踪洛根及其党羽的踪迹，他唯一的目标是彻底摧毁那些人造变种人。