Mija wiele lat po wydarzeniach z poprzednich filmów z serii "X-men" i "Wolverine". Mutanci niemal wyginęli, a ci, którzy przeżyli zmuszeni zostali do ukrywania swoich mocy. Większość dawnych kompanów Logana z formacji X-Men zginęła w tajemniczych okoliczność. Ich mentor Charles Xavier, dawniej nazywany Profesorem X, żyje teraz w odosobnieniu. Opieką nad nim sprawuje Caleb oraz Wolverine. Pewnego dnia do Logana zgłasza się kobieta, która prosi o opiekę dla niej i jej córki. Okazuje się, że dziewczynka jest młodym mutantem, a jej przeszłość związana jest z Wolverine'em. Logan po raz kolejny zmuszony zostanie walczyć o własne przetrwania oraz o życie najbliższych.

Niedaleka przyszłość. Gdzieś na odludziu przy granicy z Meksykiem zmęczony życiem Logan (Hugh Jackman) zajmuje się schorowanym profesorem X (Patrick Stewart). Jednak jego wysiłki, by ukryć się przed światem i ochronić swoje dziedzictwo, obracają się wniwecz, gdy pojawia się młody mutant ścigany przez mroczne siły.

Gdy w 2029 roku populacja mutantów znacznie zmniejszyła się z powodu genetycznie zmodyfikowanych roślin, które powstały w celu zmniejsza mocy osobników o nadprzyrodzonych zdolnościach, nastąpił nieprzewidziany kres grupy X-Men.
Logan (Hugh Jackman), którego specjalna moc samolecznia także maleje, zdesperowany każdego dnia nie stroni od alkoholu, a w wolnych chwilach zarabia jako szofer. Jego jedynym kontaktem z poprzednim życiem jest Charles Xavier (Patrick Stewart), znany jako Profesor X, którym opiekuje się w ukryciu przy meksykańskiej granicy.

Pewnego dnia nieznajoma kobieta prosi Logana, aby przetransportował małą dziewczynę o imieniu Laura (Dafne Keen) na drugi koniec kraju, aż do kanadyjskiej granicy. Początkowo odmawia, ale okazuje się, że Profesor X długo czekał na pojawienie się dziecka. W trakcie wyprawy wychodzi na jaw, że Laura posiada niezwykłą waleczność i jest pod wieloma względami podobna do Wolverine'a. Czy temu wybuchowemu duetowi uda im się dotrzeć do celu?