角色名：金刚狼罗根 演员：休·杰克曼

金刚狼在《逆转未来》里承担起了挽救变种人命运的重任，他必须利用幻影猫凯蒂的能力，穿越时空回到自己年轻的身体里，找到并说服年轻的X教授，以及他一生的对手万磁王，联合魔形女，阻止变种人的天敌哨兵被创造出来。

角色名：查尔斯·泽维尔 演员：詹姆斯·麦卡沃伊

查尔斯·泽维尔的变种能力是心灵感应，阅读他人的思维、记忆，同时他能控制他人的思维、操纵他人的行动。在《X战警：第一战》中他与好友艾瑞克决裂，也因艾瑞克的误伤失去了行走能力。在《逆转未来》中的查尔斯失去了斗志，无法解开妹妹瑞雯离去的心结，然而金刚狼的到来迫使他面对过往以及真正的自己…

角色名：艾瑞克·兰谢尔 演员：迈克尔·法斯宾德

与好友查尔斯决裂后，万磁王建立并壮大变种人组织兄弟会，他还参加了刺杀总统肯尼迪的行动，也因此被政府关在五角大楼重牢中囚禁。为了拯救在未来濒临灭绝的变种人，金刚狼与年轻的X教授将万磁王救出。夹在昔日好友与威胁变种人生存的人类中间，艾瑞克面临感情与思想上的双重挑战。

角色名：魔形女瑞雯 演员：詹妮弗·劳伦斯

瑞雯在童年时遇到了X教授查尔斯，并与其成为情同兄妹的好友。她可以利用自身能力，幻化变形成伪装成任何人的模样。在《X战警：第一战》中她因为与查尔斯意见不同，转投万磁王，成为万磁王最信任的手下。在《逆转未来》中，瑞雯对变种人的存亡起着关键性的作用。

角色名：玻利瓦尔·特拉斯克 演员：彼特·丁拉基

特拉斯克工业创始人玻利瓦尔·特拉斯克是一名有远见的科学家，他在研究人类DNA奥秘时发现了X基因。一心想挽救人类的他创造了哨兵机器人，意图消灭变种人。

角色名：野兽汉克·麦考伊 演员：尼古拉斯·霍尔特

汉克·麦考伊是个拥有超群智慧的科学家，他最初供职于中情局，是一名科研人员。在《X战警：第一战》中他注射了失败的血清，变成了拥有超强力量的野兽。在《逆转未来》中他恢复了本来的面貌，然而面对变种人存亡危机，他必须释放心中的野兽，与金刚狼、X教授再度战斗。

角色名：快银 演员：伊万·彼得斯

快银的超能力是超乎常人的移动速度，在金刚狼的带领下，查尔斯找到他并招募他加入X战警队伍，他是把万磁王从牢狱中拯救出来不可或缺的人物。不为人知的是，他是万磁王年轻时的私生子。

角色名：老年X教授 演员：帕特里克·斯图尔特

X教授原名查尔斯·泽维尔，他不但拥有强大的心灵感应能力，在道德准绳上更胜一筹。智慧的他是X战警们的精神领袖，面临变种人濒临灭绝的危机，他集合所有残存的变种人与老对手万磁王抵抗哨兵，并把金刚狼送到过去逆转他们的命运。

角色名：老年万磁王 演员：伊恩·麦克莱恩

万磁王原名艾瑞克，能操纵和制造磁场，并通过磁场作用可以控制金属。万磁王认为变种人比人类优越，人类应该被消灭。他极端的理念导致他与好友X教授决裂，两人因此成为纠缠一生的对手。在《逆转未来》中为了挽救濒临灭绝的变种人群体，他不得不与X教授联手。

角色名：暴风女 演员：哈莉·贝瑞

暴风女原名奥罗罗·门罗，她有着投放闪电、飞行能力，可以制造非常强烈的风暴、可以控制暴风雪、闪电甚至龙卷风。在《逆转未来》中她将指挥变种人们共同对抗哨兵，然而情势却不容乐观。