Keď skupina X-Menov vyrazí na celkom rutinnú záchrannú misiu na obežnej dráhe k ohrozenej posádke raketoplánu, zdá sa, že majú všetko pod kontrolou a operácia prebieha úspešne. Ale zdanie klame. Jean Grey (Sophie Turner) je zasiahnutá neznámou a smrtiacou kozmickou silou, ktorá ju premení na jedného z najsilnejších mutantov. Aj s podporou ostatných X-Menov Jean zápasí nielen so svojou novo nabitou a nestabilnou silou, ale aj so svojimi osobnými démonmi. Postupne sa dostáva do desivej špirály a stráca nad sebou kontrolu. Navyše jej myslenie začína ovplyvňovať tajomná postava (Jessica Chastain), ktorá prichádza s nebezpečnými návrhmi na využitie jej ničivej sily. Grey sa mení na Dark Phoenix a stáva sa hrozbou nielen pre svojich teraz už bývalých priateľov z radov mutantov, ale pre celú planétu. X-Meni tak musí čeliť svojmu najbližšiemu aj najničivejšiemu nepriateľovi – jednému z nich.