A történet a X-Men: Az elsők és a X-Men: Days of Future Past közötti időszakra helyezkedik, és Logan, más néven Wolverine (Hugh Jackman), már nem a világ megmentésére készül, hanem saját traumáival és bűntudatával küzd. A film elején Logan az észak-kanadai vadonban él rejtőzködve, miután megölte Jean Greyt (Famke Janssen), a szerelmét, akit korábban a X-Men 3: Az ellenállás vége című filmben képtelen volt megmenteni.
Logan azonban Japánba utazik, hogy teljesítse egy régi ismerőse, Yashida (Hal Yamanouchi) utolsó kívánságát. Yashida, egy gazdag japán iparmágnás, akit Logan életben hagyott a második világháborúban, most haldoklik, de cserébe azt ajánlja Logannek, hogy megszabadítja őt halhatatlanságától. Logan beleegyezik, hogy segít neki, de hamarosan belekeveredik egy szervezett bűnözői csoport és szupererővel rendelkező ellenségek támadásába, akik az ő vérét akarják, hogy saját halhatatlanságukat biztosíthassák.
A film központjában Logan belső küzdelme áll, hiszen újra szembenéz saját örökölt bűntudatával és a belső démonjaival, miközben szembesül azzal, hogy talán nem is olyan egyszerű megszabadulni a múltjától, mint ahogy azt szeretné.