Ce film nous fait découvrir les origines du plus rebelle des héros Marvel et son histoire avant les événements de la trilogie X-Men. Hugh Jackman reprend son rôle fétiche de héros au pouvoir de régénération convoité par l'armée, et impitoyable jusqu'au bout des griffes. Après avoir intégré le programme militaire "Weapon X" qui transforme les mutants en armes vivantes, Wolverine n'a de cesse de retrouver ceux qui ont tué son père et la femme qu'il a aimée.

Après une opération ratée qui l’a laissé rongé par les remords et les regrets, Ray Owens a quitté son poste à la brigade des stupéfiants de Los Angeles. Il est désormais le shérif de la paisible petite ville de Sommerton Junction, tout près de la frontière mexicaine. Mais sa tranquillité vole en éclats lorsque Gabriel Cortez, le baron de la drogue le plus recherché du monde, réussit une évasion spectaculaire d’un convoi du FBI, semant les cadavres derrière lui… Avec l’aide d’une bande de truands et de mercenaires dirigés par le glacial Burrell, Cortez s’enfuit vers la frontière à 400 km/h dans une Corvette ZR1 spéciale, et il a un otage…

Un génie de la robotique nommé Hiro Hamada, se retrouve embarqué dans un complot criminel qui menace de détruire la paisible ville high-tech de San Fransokyo. Avec l’aide d’un de ses plus proche compagnon – un robot nommé Baymax –, Hiro s’associe à une équipe de jeunes amateurs qui s’est donnée pour mission de sauver la population.