影片剧情围绕X战警中最受欢迎成员之一的琴·葛蕾展开，讲述她逐渐转化为黑凤凰的故事。在一次危及生命的太空营救行动中，琴被神秘的宇宙力量击中，成为最强大的变种人。此后琴·葛蕾不仅要设法掌控日益增长、极不稳定的力量，更要与自己内心的恶魔抗争，她的失控让整个X战警大家庭分崩离析，也让整个星球陷入毁灭的威胁之中。《X战警：黑凤凰》是迄今为止气氛最紧张、情感最丰富的一部《X战警》电影，是《X战警》系列20年来的集大成之作，大家非常熟悉和热爱的变种人大家庭即将面对最为强大的敌人——而她恰恰还是他们中的一员。

　　天文学研究生凯特（詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰）和她的导师兰道尔博士（莱昂纳多·迪卡普里奥 Leonardo DiCaprio 饰）在一次研究中震惊的发现，一颗像喜马拉雅山那么大的彗星正在全速向地球靠近，不出意外的话，6个月之后，这颗彗星会抵达地球，将这里的一切都毁灭。　　凯特和兰道尔找到了美国总统奥尔良（梅丽尔·斯特里普 Meryl Streep 饰），希望她能够重视此事，可是，他们得到的却是嘲笑和蔑视。之后，师徒两人转而向媒体求助，决定跳过政府，直接向民众揭露这个秘密，效果当然也不尽如人意，不仅如此，凯特还因为泄露了国家机密而遭到了FBI的逮捕。当奥尔良总统深陷艳照丑闻中之时，她终于想到了这两个可怜的科学家，于是，她决定再给他们一次机会，借由政府之口将地球将要毁灭的消息昭告天下。

　　多米尼卡（詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰）本是一名芭蕾舞演员，在一场意外中负伤，导致她无法再继续经营自己热爱的舞蹈事业。之后，多米尼卡在被迫的情况下被训练成为了一名间谍，代号“红雀”。她被上级指派潜伏在一位名叫内森尼尔（乔尔·埃哲顿 Joel Edgerton 饰）的美国中情局特工身边，套取他手中掌握的间谍名单。　　哪知道原本的逢场作戏竟然让多米尼卡动了真情，她和内森尼尔双双坠入了情网之中，后者也了解到了多米尼卡的悲惨身世，为了帮助爱人复仇，内森尼尔决定成为一名双重间谍，帮助多米尼卡揪出安插在美国军方中的俄罗斯间谍。

多米尼卡（詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰）本是一名芭蕾舞演员，在一场意外中负伤，导致她无法再继续经营自己热爱的舞蹈事业。之后，多米尼卡在被迫的情况下被训练成为了一名间谍，代号“红雀”。她被上级指派潜伏在一位名叫内森尼尔（乔尔·埃哲顿 Joel Edgerton 饰）的美国中情局特工身边，套取他手中掌握的间谍名单。　　哪知道原本的逢场作戏竟然让多米尼卡动了真情，她和内森尼尔双双坠入了情网之中，后者也了解到了多米尼卡的悲惨身世，为了帮助爱人复仇，内森尼尔决定成为一名双重间谍，帮助多米尼卡揪出安插在美国军方中的俄罗斯间谍。