公元2029年时，X战警早已解散，25年间再没有新的变种人出现，昔日的英雄传说只存在于漫威的动漫书中。硕果仅存的变种人金刚狼罗根（休·杰克曼饰）也老了，成了一个专车司机。他发现自己的行动力不如以往，身体状况更是不胜从前。因此意志消沉，日日酗酒，居无定所，常常在送完客人后就睡在车里。与此同时，他也在攒钱准备买一艘船，希望能带着×教授去孤岛生活，不再理世事。
　　影片开始，睡在专车后座的罗根睁开双眼，就看到自己被一群小流氓围住了。曾经身手矫健的罗根，因为酒精的麻痹走路踉踉跄跄、跌跌撞撞。在解决了这群小流氓后，罗根处理了一下伤口，却发现自愈能力并没有发挥作用，他的体能和力量也在逐渐减弱。
　　能够追踪变种人踪迹的白化病人卡利班（斯戴芬·莫昌特饰）受罗根之托，一直在墨西哥边境的一个暗无天日的废弃水塔内照顾着年迈的X教授（帕特里克·斯图尔特饰）。因为衰老，X教授已经丧失了对自己超能力的控制，如果没有药物，他就会失控，在全球范围内引起无法挽回的灾难。罗根一边要筹钱买船，一边还要为X教授的药费奔劳。
　　一日，一位来自墨西哥的陌生女子找到罗根，希望金刚狼能护送她的“女儿”劳拉（达芙妮·基恩饰）到位于加拿大边境那个安全的“伊甸园”去。但罗根一心想要坐船去孤岛安度晚年，并不想趟这趟浑水，因此拒绝了她的要求。殊不知，劳拉的真实身份其实是X-23项目中的变种人之一，她被注入的是金剛狼的基因。闻风而来的雇佣兵“掠夺者”痛下杀手，濒死之际，墨西哥女子将劳拉藏在金刚狼的车里，劳拉跟着他到了墨西哥边境水塔。
　　“掠夺者”跟踪到水塔，想要武力带走劳拉。劳拉奋起反抗，罗根惊讶地发现战斗中的她不仅手上有狼爪，脚上也有。X教授坚持要保护这个新生的变种人，从劳拉身上他似乎看到了人生的希望。于是罗根不得不救下她，载着X教授跟劳拉开始了逃亡之旅。
　　在路上，罗根得知劳拉所说的“伊甸园”不过是一本漫画书上写的地址，一阵绝望涌上心头。“掠夺者”抓住了卡利班，威胁他搜索罗根一行人的方位。卡利班无奈，只好照做了。“掠夺者”按图索骥追到罗根他们所在的位置，一刀杀死了X教授，并用镣铐铐住劳拉准备带她走。卡利班找准时机，抢了看守的手榴弹引爆，与恶人同归于尽。跟房主去修水龙头的罗根回来看到这一幕，与敌人大战数个回合，拼死救了劳拉。
　　X教授已死，绝望的罗根不得不强打起精神独自带上劳拉赶往那不知是否存在的“伊甸园”。受了重伤的罗根失去了自愈能力，在车上昏倒。劳拉接替了司机的位置，一路向北。
　　庆幸的是，在传说中的“伊甸园”里，一群和劳拉境遇相似的孩子早已集结在此，等待劳拉的到来。罗根在孩子们的救治下清醒过来时，孩子们已经上路去往更安全的地方，只留下一小瓶药水在床头。
　　“掠夺者”来了，他们抓住了正在逃亡的孩子们，他们的目标只有一个，就是将这些人造变种人彻底消灭。闻讯赶来的罗根注射了孩子们留下的体能药水，与劳拉里应外合，救下了孩子们，自己却因伤势过重无法自愈而死去。劳拉含泪掩埋了金刚狼罗根，带着他的希望继续前行，在不远的前方还有更多的考验等待着她。