曾经的职业摄影师苏东，在一次海外拍摄任务之后伤痕累累，身心俱疲。回国后他独自前往云南旅游散心，并在途中结识了美丽的空姐顾婷。这对内心皆很孤独的男女结伴旅行，免不了引出情爱的火焰，然而突发的火灾打断了一切，似乎预示着他们并不顺利的情感交流。回到北京后，顾婷目睹苏东女友接站的一幕，自觉受到欺骗，与此同时与母亲多年来的矛盾也促使她寻找新的生活。另一方面，苏东最终和女友分道扬镳，他对顾婷念念不忘，终于在一份时尚杂志中找到线索。　　两个一曾断了线的人儿再次相见，一切又将朝着怎样的方向发展？ 变种人的领袖X教授主张对人要宽容，万磁王相信适者生存的理论。两人的想法南辕北辙，将整个变种人的世界推进到最紧的状态，战争已经一触即发。经过几番周折和惊心动魄的战争之后，最终金刚狼还是将“凤凰女”忍痛杀掉，以结束灾难。但是，面对大恶人“万磁王”的阴谋和“凤凰女”可怕的超级力量，新老X战警们还是吃尽了不少的苦头。 特工汉纳威（乔什哈洛威 Josh Holloway 饰）执行任务时遇害，核机密文件被女杀手莫伦（蕾雅赛杜 La Seydoux 饰）截获。为了找回文件，特工班吉（西蒙佩吉 Simon Pegg 饰）和特工简（宝拉巴顿 Paula Patton 饰）从俄罗斯监狱救出了伊桑亨特（汤姆克鲁斯 Tom Cruise 饰）。他们接受的幽灵协议任务便是从克林姆林宫盗取核军事密码。然而，当他们接近目标时，却发现被恐怖分子亨德里克斯（迈克尔恩奎斯特 Michael Nyqvist 饰）捷足先登，抢走了核军事密码。在爆炸中，亨特受困医院，遭俄特工的追捕，幸好他身手矫捷，才化险为夷。不过，亨特的上司也在混乱中丧生，只剩下其助手布兰德（杰瑞米雷纳 Jeremy Renner 饰）与亨特死里逃生，加上班吉和简，逼上绝境的四人开始了最后一搏，从迪拜到印度，他们出生入死，与恐怖分子斗智斗勇……