《X戰警：未來昔日》（X-Men: Days of Future Past）的故事時間是從2023年的未來，穿越時空，拉回到1973年的過去。到了2023年的世界，人類對變種人趕盡殺絕，這時變種人已剩不多，因為「哨兵」機器人軍團過於強大。年輕一代仍倖存的變種人，包括「幻影貓」琪蒂普萊德（艾倫佩姬飾）、「鋼人」彼得拉斯普廷（丹尼爾庫德摩爾飾）、「冰人」鮑比杜瑞克（肖恩阿什莫飾）、「閃爍」克拉麗斯弗格森（范冰冰飾）、太陽黑子（亞當坎圖飾）、「主教」盧卡斯（歐馬希飾）等與年長一代的「X教授」查爾斯（派崔克史都華飾）、「萬磁王」艾瑞克（伊恩麥克連飾）、「金鋼狼」羅根（休傑克曼飾）、「暴風女」奧洛羅（荷莉貝瑞飾）退守在中國長城附近的寺廟做最後的抵抗。
想改變這樣的局面，解救這場戰爭的浩劫，必須回到一開始的原點，那就是阻止「變形女」瑞雯（珍妮佛勞倫斯飾）刺殺哨兵機器人計畫的創始人崔斯克。
已年老的「X教授」想到利用幻影貓意識傳輸的能力，回到過去，阻止這個事件的發生，但回到50年前，意識傳輸會造成大腦負荷過度，這時只有強大再生能力的金鋼狼有條件回到過去，所以金鋼狼負起這場拯救變種人未來的大任。
什麼是「哨兵計畫」？
崔斯克是1973年研究變種人的專家，他本身是個侏儒，心態不健全的殘缺心裡下，仇恨變種人，視變種人為敵人，想製造「哨兵機器人」來消滅變種人。
「哨兵機器人」是利用變種人的基因而改造的機器人，當時原本的歷史是因「魔形女」瑞雯在1973年殺了崔斯克，但卻被抓到，成了政府的實驗品，因為魔形女有任意變化外形的能力，也是哨兵機器人所欠缺的，政府在歷經崔斯克死亡事件後，更害怕變種人，決定加速開發哨兵機器人，所以只要阻止這個事件，改變政府對哨兵機器人的開發計劃，變種人的未來就有得救。
「金鋼狼」找回過去的「X教授」查爾斯與「萬磁王」
當金鋼狼回到過去，那時年輕的X教授（詹姆斯麥艾維飾）頭髮還在，有時還不需要輪椅，「野獸」漢克（尼可拉斯霍特飾）在一旁幫忙治療他的雙腿。但這個時代，沒有人認識金鋼狼，X教授的智慧也未完全開啟，同時X教授的態度是比軟化的，金鋼狼必須花費一番功夫，聯結他們的情感，甚至找回「萬磁王」（麥可法斯賓達飾），集回眾人的能力，才有辦法阻止魔形女。
這時，萬磁王因為涉嫌甘迺迪謀殺案，被關在五角大廈地下一百層的牢房裏，而知道所有過去歷史的金鋼狼找了「快銀」（伊凡彼得斯飾）來營救萬磁王。
「快銀」登場解救萬磁王這一段相當精彩，用慢動作的方式拍攝對比快銀的秒速能力，尤其在廚房遇到守衛警察，他輕鬆調整每個警察開槍的子彈位置，不時吃一口翻倒的食物，剪接得相當有趣。
「人生都有一次犯錯機會，但不代表不能回頭！」
這是X教授的想法，對魔形女，對萬磁王都是如此，X教授是性善論，他相信人可改變。而萬磁王重頭到尾認為人是會傷害變種人的，必須讓他們知道變種人的強大，使他們不能侵犯變種人。最後的白宮事件，萬磁王展現磁場的控制能力，大鬧白宮，但魔形女適時的改變決定，解救了那時的總統尼克森。
危機結束後，世界重新調整對變種人相處的心態，也暫緩了哨兵計劃。《X戰警：未來昔日》的最後，讓金鋼狼再次醒來回到1973年的50年後，他遇見了當初親手殺死的愛人「火鳳凰」琴葛蕾，金鋼狼完成了改變歷史的任務。
至於1973年到2023年間，原本的歷史發生了哪些事，這些就是《X戰警》（2000年）、《X戰警2》（2003年）、《X戰警：最後戰役》（2006年）的故事了。而《X戰警：天啟》即是接著1973年重啟歷史，10年後的故事，片尾的彩蛋也預告了「天啟」的來臨。
