События фильма разворачиваются вокруг одной из ключевых героинь вселенной Людей Икс — Джин Грей. Во время рискованной космической операции она получает серьёзные повреждения от воздействия загадочной космической сущности, которая пробуждает в ней невероятные, но неконтролируемые силы. Это превращение в Тёмного Феникса становится не только личной трагедией для Джин, но и экзистенциальной...
Третья часть перезапуска киносериала о Людях Икс, снова поставленная Брайаном Сингером, продолжает исследовать конфликт между мутантами и человечеством через призму временных парадоксов. Фильм переносит зрителя в мрачное будущее, где сверхлюди практически истреблены механическими Стражами, созданными из-за цепочки трагических событий. Последняя надежда — рискованная миссия по изменению прошлого.
Фильм завершает оригинальную трилогию о Людях Икс, ставя под вопрос само будущее мутантов и людей. После событий второй части команда сталкивается с триумфальным возвращением Джин Грей, чьи возрождённые и неконтролируемые силы Тёмного Феникса делают её самым могущественным и разрушительным существом на планете.