Phim là phần trước của ba phần X-Men đã phát hành, kể về nhân vật siêu anh hùng Wolverine của Marvel Comics và 20 năm dữ dội trong quá khứ của anh. Đặc biệt là thời điểm trước khi anh gặp được nhóm các nhà khoa học dẫn đầu là tiến sĩ Cornelius và được cấy ghép chất siêu bền Adamantium vào tế bào xương người để có được một bộ khung xương cứng cáp kỳ lạ.

Tuổi thơ của James “Logan” Hewlett trở thành nỗi ám ảnh khi Logan chính tay giết chết cha ruột của mình, sau khi ông giết cha nuôi của anh. Logan và người anh Victor Creed đã cùng chạy trốn khắp nơi khi chỉ là những đứa trẻ, rồi sau đó cùng nhau khoác áo lính lao mình vào những cuộc chiến cho quân đội, và cuối cùng được William Stryker nhận về phục vụ cho đội quân người đột biến đặc biệt của hắn. Sau một trận càn quét ở Châu Phi, Logan giã từ đội quân này và lui về sống ẩn dật cùng bạn gái Silver Fox. Sau 6 năm bình yên, Stryker tìm đến và buộc Logan phải trở về tham gia dự án Weapon X mới của mình. Creed ra tay hạ sát Fox để buộc Logan khuất phục, gây nên mối hận thù giữa hai anh em Logan và Creed.
Cùng lúc với việc sở hữu bộ xương từ chất Adamantium, Logan cũng dần mất đi ký ức và bắt đầu một cuộc sống mới. Weapon X đã biến Logan trở thành Wolverine, và người anh Creed cũng mang tên mới là Sabretooth. Tại đây, cuộc chiến thật sự bắt đầu giữa những người đột biến, dưới sự khống chế đầy dã tâm của William Stryker.