故事发生在2029年，彼时，X战警早已经解散，作为为数不多的仅存的变种人，金刚狼罗根（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）和卡利班（斯戴芬·莫昌特 Stephen Merchant 饰）照顾着年迈的X教授（帕特里克·斯图尔特 Patrick Stewart 饰），由于衰老，X教授已经丧失了对于自己超能力的控制，如果不依赖药物，他的超能力就会失控，在全球范围内制造无法挽回的灾难。不仅如此，金刚狼的自愈能力亦随着时间的流逝逐渐减弱，体能和力量都早已经大不如从前。某日，一位陌生女子找到了金刚狼，将一个名为劳拉（达芙妮·基恩 Dafne Keen 饰）的女孩托付给他，嘱咐他将劳拉送往位于加拿大边境的“伊甸园”。让罗根没有想到的是，劳拉竟然是被植入了自己的基因而培养出的人造变种人，而在传说中的伊甸园里，有着一群和劳拉境遇相似的孩子。邪恶的唐纳德（波伊德·霍布鲁克 Boyd Holbrook 饰）紧紧的追踪着罗根一行人的踪迹，他的目标只有一个，就是将那群人造变种人彻底毁灭。
维斯康提那段讲罗密·施奈德扮演的美丽少妇设计向丈夫报仇，冒充他情妇，让他花钱才能得到她；德西卡的那段讲一个胆小的人赢得一个奖，奖品是跟一个女孩的约会；莫尼切里那段在很多海外版本中均被删除，其风格比较偏传统喜剧，较低调，容易消失在同行的阴影里；但最为出彩的还是费里尼的那段，名为《安东尼博士的诱惑》，讲一个波霸美女从海报上“活”过来，取笑一个道貌岸然的禁欲男子。
油嘴滑舌的雇佣兵韦德·威尔森（瑞恩·雷诺兹 Ryan Reynolds 饰）与俏皮可爱的瓦内莎（莫蕾娜·巴卡林 Morena Baccarin 饰）邂逅，但在爱情最美满的时刻，他被诊断患有晚期癌症，留在世上的时间所剩无几。极度绝望之际，他接受了弗朗西斯（艾德·斯克林 Ed Skrein 饰）私人组织的邀请，对其基因做了改造，以谋求体能的突变。在忍受了一系列的残酷折磨后，韦德终于治好了癌症，蜕变成拥有不死之身的超级战士，但是代价却是失去了人类的面容。狡猾的弗朗西斯逃之夭夭，而韦德却无法以恐怖的面容去面对女友。在此之后，他化身死侍，穿梭于每一个黑暗角落，寻找阿贾克斯的踪影…
清晨的纽约街头，相貌清丽的女子霍莉（奥黛丽·赫本 Audrey Hepburn 饰）在橱窗前徜徉，她就是纽约上流社会的交际花。对金钱和物质的崇拜，同时却不失天真善良的霍莉，就像是纽约的“茶花女”，靠着每小时五十、一百的费用来获得交际收入。在她心里，还有一个重要的目标，那就是嫁得金龟婿。 霍莉的新邻居是一个作家保罗（乔治·佩帕德 George Peppard饰），梦想着成名，却也是依靠富太太的供给度日。遇见霍莉的保罗堕入情网，千方百计让霍莉过回正常生活，并向她求婚。然而，霍莉似乎并不愿意，在她心中，嫁给这么一个人，放弃她之前的努力，未免太不值。然而，霍莉在寻找幸福路上跌跌撞撞，直到有一天才突然明白了幸福的含义。