1845年，居住于加拿大艾伯塔省的男孩詹姆斯·赫利特目睹父亲被家中的园丁汤玛斯·罗根基于嫉妒而枪杀，受愤怒引导而激发出体内的变种基因，两手的拳头之间分别伸出三根坚硬的骨爪，并使用骨爪当场杀死汤玛斯。然而詹姆斯最后却被告知汤玛斯才是自己的生父，绝望之下仅能与他同父异母的哥哥维克多·克里德离开家中。兄弟俩从此相依为命，依靠他们与生俱来的自愈能力共同经历美国内战、第一次和第二次世界大战以及越南战争。但在越南战争时，维克多的兽性逐渐失控，不慎误杀长官而与詹姆斯共同被判枪决，由于还是无法被杀死，兄弟俩被判处终身监禁。直到一名少校威廉·斯特赖克提议兄弟俩为他卖命，正式加入由多数变种人所组成的“X小队（英语：Team X (comics)）”。
兄弟俩会见队中其他变种人成员：枪法精准的特工零号（英语：David North (comics)）、善用两把武士刀的韦德·威尔逊、行动如同幽灵的约翰·雷斯（英语：Kestrel (Marvel Comics)）、皮肤无坚不摧的佛莱德·杜克斯（英语：Blob (comics)）以及能够自由遥控电器的克里斯·布拉德利（英语：Chris Bradley）。詹姆斯如今用父亲的姓名取的军用代号“罗根”，与维克多加入小队度过几年，但在非洲寻找某种稀有物质的任务中，罗根看不惯队伍不择手段、草菅人命的程度，不理会维克多后离开众人。六年后，罗根回到加拿大当一名木匠，跟他的女友凯拉（英语：Silver Fox (comics)）过着舒适又幸福的日子，直到斯特赖克和零号回来见他，表明维克多相继杀死韦德和布拉德利，希望罗根能归队制止他，但罗根还是拒绝再次为他卖命。
不久后，罗根闻到维克多的气味，跟着味道在森林道路旁找到凯拉的尸体。愤怒的罗根和维克多正面交锋却重伤落败，斯特赖克前来称他会给他打败维克多的武器，罗根便跟随斯特赖克来到阿尔克莱湖旁的军事基地。斯特赖克称他已经将在非洲寻获的物质研发成一种堪称金刚不坏的特殊金属艾德曼合金，让罗根接受了将液态金属注入他体内的骨骼的痛苦手术。罗根全身被注入液态金属后一度停止心跳，却因为对凯拉的思恋而再次复活，让周围观看的军方代表们感到难以置信。然而，罗根听见斯特赖克打算将他清除记忆作为武器使用的真正目的后，利用他两手被注入液态金属所形成的金刚爪脱离手术舱逃出基地，逃亡至附近的一个农场后被一对老夫妻收留。但奉命杀他的零号杀害老夫妻后率军追赶他，罗根骑摩托车使他的直升机坠毁后，靠点燃燃油让零号葬身火海。
罗根来到美国加州拉斯维加斯找到约翰和杜克斯，并试图从如今因暴食症而肥胖无比的杜克斯的口中问出一些情报，被迫和他打一场拳击后问出斯特赖克在一座岛上对一群变种人进行实验。杜克斯供出有一位人称“牌皇”的变种人逃出去过，罗根便和随行的约翰动身来到新奥尔良找到牌皇。约翰注意到维克多后得知他已经杀死杜克斯，和维克多交战的同时也遭他杀害。而牌皇误以为罗根是斯特赖克的人便对他发起攻击，罗根被打到外面时刚巧遇到维克多，却因为牌皇的介入导致维克多跑掉。罗根被迫打败牌皇才说服他带他去斯特赖克位于三哩岛核电厂岛上的实验室中。
罗根独自进实验室见到斯特赖克，但同时发现凯拉还活着，并得知她同样身为变种人，还是斯特赖克的间谍。罗根恼羞成怒下离开，凯拉只请求斯特赖克释放她的变种人妹妹，但斯特赖克出尔反尔，同时拒绝维克多接受金属手术，仅因其身体自愈能力无法撑过手术。愤怒的维克多准备杀死凯拉，罗根听到她的尖叫声后选择回去救她，将维克多推至楼下摔昏。两者释放所有被斯特赖克囚禁的年轻变种人，但守卫放枪使凯拉身中一枪。凯拉的妹妹艾玛·佛斯特以及能从眼睛发射激光的斯科特·桑玛斯带领其他变种人，跟着大脑中的声音走，最后集体被前来拯救他们的查尔斯·賽维尔接至安全地方。
为了对付罗根，斯特赖克启动他的杰作“十一号武器”：经过人体改造再由多数变种人的基因所融合的韦德；其结合多种变种能力而让罗根一人无法对敌。维克多回来协助罗根，称这次帮忙只是不会让任何人捷足先登杀死罗根；两兄弟在背靠背的合作之下，罗根成功将韦德斩首，使他的尸体掉进反应堆中造成坍塌。维克多离开后，斯特赖克对罗根的头部击中两枪，使罗根的大脑受损而失去所有记忆。凯拉靠她的触碰催眠能力操纵斯特赖克的心智，命令他要一直走路走到双脚流血为止，而斯特赖克开始徐徐向前走后。凯拉随后死于胸口枪伤，失忆的罗根刚清醒，透过他脖子上的军牌得知自己名叫罗根，发现凯拉的尸体后却无法认出她，跟牌皇分道扬镳后，趁军方到达前独自逃离岛屿。
依然走在路上的斯特赖克被几名到来的军方劫住，称他们为了要调查蒙森将军的死，要对他单独进行审讯。而在倒塌的核电站中，原本被斩首的韦德，身体开始再次重组起来。另一边，身在日本的罗根在一家酒吧喝酒时，对他面前的酒吧女说他要靠喝酒来回忆过去。