En Moscú unas naves detectan a un grupo de mutantes supervivientes ocultos y envían a tres Centinelas que taladran hasta su escondite bajo el suelo, Sunspot, Coloso, Bobby Drake, Blink y Warpath mueren durante la incursión de los Centinelas pero Kitty Pryde envía la mente de Bishop atrás en el tiempo unos días antes del ataque para prevenir a sus amigos evitando sus futuras muertes.

Sin embargo el asesinar a Trask no trajo la respuesta que ella esperaba, ya que rápidamente Mystique fue capturada en ese momento y dicho incidente solo convenció a los gobiernos de todos los países de aprobar con urgencia el programa Centinela, luego ese día experimentaron con Mystique, descubriendo así la forma de crear Centinelas que pudieran adaptarse a los poderes mutantes usando su material genético como base.

En Saigón, la mutante Mystique irrumpe en un búnker militar bajo la identidad del coronel Sanders para liberar a Alex Summers, Mortimer Toynbee, Eric Gitter y un joven moreno llamado Daniels que estaban por ser trasladados a unas instalaciones privadas de Industrias Trask por William Stryker.

Cuando Wolverine llega a la Mansión X, es recibido por Hank McCoy en su forma humana quien intenta impedirle el paso, pero ante la insistencia de Wolverine se transforma en su forma de Bestia y los dos tienen una breve pelea que es interrumpida por el joven Charles Xavier.

Wolverine, Xavier, Hank y Erik se despiden de Peter mientras toman un vuelo a París.

Durante el viaje en avión, se desata una pequeña discusión cuando Erik siente curiosidad por saber cómo perdió su telepatía Xavier, quien le revela que el tratamiento para su columna también afecta su ADN y por ende sus poderes, entonces Erik le cuestiona a Xavier que este último sacrifico sus poderes solo para volver a caminar, pero Charles le revela que en realidad sacrificó sus poderes para dormir y culpa a Erik de ello, luego lo desafía a pelear, Erik por su lado le recrimina que varios mutantes (entre ellos Emma y Banshee) fueron asesinados y Xavier no estuvo ahí para ayudarlos cuando lo necesitaban, acusándolo de haberlos abandonado.

En París se está llevando a cabo la Cumbre de Paz en el Hotel Royal.

Bolivar Trask asiste a la reunión acompañado por William Stryker e intenta promover su programa Centinela argumentando que está surgiendo un nuevo enemigo mucho más poderoso (los mutantes) y que necesitarán una nueva arma para combatirlo.

En 1973 Hank convertido en Bestia lucha contra Erik y se exponen junto con Mystique como mutantes al mundo, en medio del enfrentamiento entre Bestia y Erik, Mystique aprovecha la confusión de los civiles presentes para escapar disfrazada.

Trask aprovecha este evento y convence con éxito al presidente Richard Nixon de proveerle los fondos que necesita para iniciar el programa Centinela.

Más tarde Mystique aborda a Erik en una estación del metro y lo confronta por haber intentado matarla, Erik le dice que hizo lo que creyó correcto para salvar el futuro de los mutantes y Mystique le dice que debería matarlo ahora para salvar su propio futuro, Erik le responde que ya no importa si él muere porque de todas formas los científicos necesitan el ADN de Mystique para crear los Centinelas y que la sangre de ella quedó esparcida en la calle es la clave para ello, pero Mystique le hace saber que la culpa de ese hecho es del mismo Erik por haberle disparado previamente y se retira del lugar.

Mientras tanto, Wolverine, Xavier y Hank regresan en la Mansión X justo cuando la dosis del suero pierde su efecto y el Profesor X pierde la movilidad de sus piernas y sus poderes telepáticos comienzan a regresar, rápidamente Hank le trae una dosis más del suero para inyectarse, pero finalmente Xavier decide abandonar el uso del suero por sugerencia de Wolverine quien le dice que necesitan sus poderes telepáticos para encontrar a Raven.

Mientras tanto Bolivar Trask está analizando las muestras de sangre de Mystique y dice que si pudiera atraparla y obtener más material genético, lo ayudaría a avanzar mucho en sus investigaciones para construir Centinelas con poderes mutantes.

Trask le pregunta por curiosidad a Stryker sobre qué edad tiene su hijo Jason y Stryker le menciona que acaba de cumplir 10 años, Trask agrega que en 6 años más, Jason podrá enlistarse en el ejército donde miles de soldados mueren cuando se enlistan para marchar a la guerra, tanto de un bando como del otro pero nunca antes en la historia había existido una causa (como la amenaza de los mutantes) que uniera a la humanidad como una sola especie.

En el futuro de 2023, Warpath detecta doce naves que transportan a los Centinelas acercándose.

En el pasado de 1973, Xavier, Hank y Wolverine asisten a la ceremonia donde Richard Nixon presenta a los Centinelas en búsqueda de Mystique quien se está haciendo pasar por un agente del Servicio Secreto, Xavier la encuentra y la paraliza con su mente.

Magneto coloca el Estadio Robert F. Kennedy alrededor de la Casa Blanca para rodearla, y Xavier queda atrapado entre los escombros.

En 1973, el cuerpo del pasado de Wolverine es rescatado del Río Potomac por los policías guardacostas encabezados por Mystique bajo la apariencia de William Stryker, posteriormente la escena muestra un periódico local que anuncia como un mutante salva al presidente y al gabinete, el programa Centinela es cancelado, los líderes del mundo se unen para perseguir a Magneto y Bolivar Trask es arrestado por intentar vender secretos militares estadounidenses a funcionarios vietnamitas.

Aunque el panel no fue confirmado, finalmente tuvo lugar el 20 de julio donde hicieron acto de presencia Bryan Singer, Simon Kinberg, Lauren Shuler Donner, Omar Sy, Elliot Page, Shawn Ashmore, Anna Paquin, Halle Berry, Ian McKellen, Patrick Stewart, Hugh Jackman, James McAvoy, Michael Fassbender, Jennifer Lawrence, Nicholas Hoult, Peter Dinklage y Evan Peters.

[5]​ The Wolverine contiene una escena después de los créditos que supone la introducción a X-Men: Days Of Future Past, en la que aparece el anuncio de Industrias Trask y también aparecen Magneto (Ian McKellen) y el Profesor Charles Xavier (Patrick Stewart).

Esto contradice a X-Men origins: Wolverine ya que Emma Frost sigue viva y fue secuestrada por William Stryker.

El compositor John Ottman, que ha colaborado con Bryan Singer en todas sus películas desde X-Men 2, ha confirmado su participación en esta nueva entrega.

En el guion, sus escenas eran similares a las de Sunspot aunque al final, un Centinela la atacaba y esta moría siendo aplastada por una pared masiva.

[25]​ Desde el mes de junio de 2012 ya se sabía que 20th Century Fox había registrado el título X-Men: Days of Future Past (Días del futuro pasado) en la MPAA (Motion Picture Association of America) Title Registration Bureau[26]​ para la película, lo cual fue confirmado por el productor de la película Bryan Singer a IGN Movies en una entrevista.

[33]​ Aunque el rodaje se realizó en Canadá, Bryan Singer mencionó en CineEurope que esta película tendría un estilo más internacional al ambientarse también en países como Rusia, China y Japón.

Por motivos desconocidos y pese a las peticiones de los fanáticos este montaje jamás ha sido publicado en formato físico (Blu-ray o DVD) por Fox en España.

[42]​ La película ha recibido distintos halagos de crítica diciendo que tiene un guion inteligente y bien estructurado.

Parece haber sido construida en un estupor, y miras a un atisbo de futuro pasado».

Bryan Singer, a través de su cuenta en la red social Twitter, anunció una nueva película para el 2016: X-Men: Apocalipsis.

Pocos días después, en una entrevista con Empire, la describió como «más una secuela de Primera generación», aunque acontecida tras Days of Future Past.