고대 이집트에서 신으로 숭배받았던 최초의 돌연변이 아포칼립스가 오랜 잠에서 깨어난다. 초능력을 흡수해가며 수천년을 살아온 아포칼립스는 스톰, 사일록, 아크엔젤 그리고 매그니토에게 자신의 힘을 나누어준 뒤, 그들과 함께 현재의 세상을 뒤엎고 새로운 세상을 건설하려 한다. 찰스 자비에와 미스틱은 아포칼립스의 지구 종말 계획을 알아채고, 진 그레이, 사이클롭스, 퀵 실버, 나이트크롤러 등 젊은 돌연변이들과 함께 아포칼립스에 대항한다.

누구보다도 빠른 발을 가진 흑인 육상선수 제시 오언스. 피부색이 다르다는 이유로 멸시를 받지만 그의 거듭된 세계신기록 수립은 결국 국민들의 마음을 사로잡고 가장 유력한 올림픽 금메달 리스트로 주목받는다. 한편 제11회 올림픽 개최지가 베를린으로 선정되면서 히틀러는 은밀히 유대인과 유색인종의 올림픽 출전을 막으려 한다. 이러한 소문이 돌자 각국의 불참 여론이 강해지고 독일은 마지못해 평등한 올림픽을 연다고 약속하지만… 1936년 베를린, 제시 오언스는 꿈에 그리던 올림픽 무대에 서게 된다. 그러나 보이지 않는 차별과 억압으로 베를린 곳곳은 팽팽한 긴장감이 흐르는데… 2016년 5월, 자유를 향한 10초의 질주가 시작된다!

제2차 세계대전 당시, 독일에서 히틀러가 정권을 잡자 과학계는 분열되고 만다. 프랑스 과학자 '시몬'은 독일 편에서 원자폭탄을 개발 중인 과학자와 접선한 후, 진행 상황을 알아내고 그를 처리하는 임무를 맡게 되지만, 시몬이 죽여야 하는 과학자는 예전에 시몬이 사랑하던 남자 '에밀'이다. 기차 안에서 에밀을 만난 시몬은 기폭제 역할을 하는 '사이클로트론'을 받게 되고, 원자폭탄이 기차의 목적지인 베를린에서 터지도록 설정하지만, 그걸 미리 알게 된 독일군의 수장 '크닉'은 열차의 선로를 바꿔 파리로 향하게 한다. 하지만 에밀이 기차 선로를 조작해 둔 덕분에 평행 세계가 열리고, 기차는 파리와 베를린 두 곳으로 동시에 향하게 되는데...

모스크바 시장에서 마트료시카를 판매하던 안나(사샤 루스)는 파리의 모델 에이전트로부터 스카우트 제의를 받는다. 우연한 기회로 파리에서 모델 활동을 하며 새로운 생활에 적응하는 듯한 안나. 하지만 이 모든 과정은 소련 비밀경찰 KGB의 지휘 아래 철저히 계획된 일이며, 안나 역시 각종 훈련과 테스트를 거친 KGB 정예 요원이다. 이중생활을 하며 KGB에서 내려주는 임무를 하나씩 수행해가는 안나의 목표는 오직 하나, 자유로운 삶이다. 자유를 위해 고군분투하는 안나 앞에 미국 CIA 요원 레너드(킬리언 머피)가 등장하며 여러 가지 사건과 관계에 얽히는데...