1845, कनाडा में, बालक जेम्स हाउलेट देखता है कि उसके पिता की थॉमस लोगान द्वारा ह्त्या कर दी जाती है। यह मानसिक आघात बालक की परिवर्तन शीलता को सक्रीय कर देता है: जेम्स के हाथों से बाहर निकले हुए नाखदार पंजों को नोचकर और वह अपने पिता के हत्यारे को मार डालता है। मरने से पहले अंतिम सांस लेते हुए, थॉमस लोगान यह रहस्योद्घाटन करता है, कि वह उसका असली पिता है न कि जॉन हाउलेट. जेम्स उनके पिता की अनुचित संतान (बेटे) विक्टर क्रीड के साथ, इस प्रकार जो अब उसका भाई है, भाग जाता है। अगली सदी में वे अमेरिकी सेना में सैनिक के रूप में अमेरिकी गृह युद्ध, दोनों विश्व युद्धों और वियतनाम युद्ध में लड़ते हैं। वियतनाम में, विक्टर एक स्थानीय ग्रामीण महिला का बलात्कार करने की कोशिश करता है, लेकिन ऐसा करने से रोक दिया जाता है और अंत में वह एक उच्चाधिकारी की हत्या कर देता है। उसके द्वारा विक्टर कार्य-कलापों के विरोध किये जाने के बावजूद जेम्स अपने भाई का बचाव करता है और दोनों को गोलाबारी करने वाले दस्ते द्वारा प्राणदण्ड की सजा सुना दी जाती है, जिससे वे बच जाते हैं। मेजर विलियम स्ट्राइकर उनके पास जाते है, जो अब सेना की हिरासत में हैं और उत्परिवर्तियों के टीम X नाम के एक दल की सदस्यता का प्रस्ताव पेश करते हैं, जिसमें निशाने बाज एजेण्ट जीरो, भृतक के सिपाही वेड विल्सन, टेलीपोर्टर जॉन व्रेथ, अपराजेय फ्रेड ड्यूक्स एवं वैधुतिक उर्जा संपन्न क्रिस ब्रैडली भी शामिल हैं। वे दल में शामिल तो हो जाते हैं, लेकिन दल के संदिग्ध कार्यकलापों तथा मानव जीवन के प्रति अनादर भाव के कारण जेम्स दल को त्याग देता है।

छः वर्ष बाद, जेम्स — जिसने अब लोगान नाम धारण कर लिया है — कनाडा में अपनी महिला मित्र, कायला सिल्वरफ़ॉक्स के साथ रहता है। कर्नल स्ट्राइकर लोगान को खोज निकालते हैं और आगाह करते हैं कि ऐसा कोई है जो दल के सदस्यों की हत्या कर रहा है, क्योंकि विल्सन और ब्रैडली दोनों ही मर चुकें हैं। कुछ ही समय बाद, विक्टर कायला की हत्या कर देता है और लोगान को निर्ममतापूर्वक पीटता है। स्ट्राइकर लोगान को विक्टर को पीटने के तरीके की पेशकश करता है; लोगान अपने कंकाल को ऐडमांटियम, दरअसल एक प्रकार का अविनाशी वज्र की तरह कठोर धातु से मजबूत करने के लिए शल्योपचार झेलता है। इस प्रक्रिया से पूर्व, लोगान, "वूल्वरिन" के साथ लिखे हुए नए डॉग टैग्स की मांग करता है -- जो कायला द्वारा कही गई एक कहानी पर आधारित है। एकबार जब यह प्रक्रिया परिपूर्ण हो जाती है, स्ट्राइकर लोगान की याददाश्त को मिटा देने का आदेश देता है, लेकिन लोगान अनसुनी कर देता है और जीरो द्वारा पीछा किए जाने पर अपने ही तरीके से लड़कर भाग निकलता है। भागता हुआ, लोगान अधेड़ उम्र की एक कृषक दम्पति के कोठार में छिप जाता है। वे उसे देख लेते हैं और रात भर के लिए आदरपूर्वक अन्दर ले जाते हैं। दूसरे ही दिन, जीरो लोगान को फ़ार्म में खोज निकालता हैं। ज़ीरो निर्ममतापूर्वक दम्पति की हत्या कर देता है और दो हम्वीज़ और एक हेलिकॉप्टर की सहायता से लोगान पर हमला कर देता है। एक मोटर साइकिल के सहयोग और अपने ऐडमांटियम से सुदृढ़ पंजों की सहायता से, वूल्वरिन ज़ीरो पर काबू पाने और लड़ाई 
में उसे मार डालने में सफल हो जाता है।

लोगान व्रेथ और ड्यूक का पता लगाकर खोज निकालता है और उनमें स्ट्राइकर की नई प्रयोगशाला जिसे "द आइलैण्ड" के रूप में जाना जाता है, उसका पता पूछता है। ड्यूक्स, जो अब बुरी तरह से मोटा हो गया है, बताता है कि स्ट्राइकर अब उत्परिवर्ती पर अपना प्रयोग करता है और यह भी कि विक्टर उसके लिए नए विषयों को अपने कब्जे में ले रहा है। उनमें से एक, रेमी लेवॉ ("गैम्बिट"), बचकर भाग गया है और द्वीप का सही ठिकाना जानता है। व्रेथ और लोगान गैम्बिट को न्यू ऑरलियन्स में ढूंढ़ निकालते हैं और द्वीप की अवस्थिति के बारे में पूछते हैं लेकिन गैम्बिट को शंका होती है कि लोगान को शायद उसे पुनः पकड़ने के लिए भेजा गया है और इसीलिए वह उसपर आक्रमण कर देता है। इस बीच, व्रेथ और विक्टर में मुठभेड़ हो जाती है और वे आपस में लड़ने लगते हैं। विक्टर व्रेथ को जान से मार डालता है और उसके रक्त का नमूना स्ट्राइकर के लिए ले जाता है। लोगान विक्टर पर हमला कर देता है और अपने बढ़े हुए पंजे से लगभग उसे मार डालता है। हालांकि, गैम्बिट लड़ाई में बीच-बचाव करने लगता है ताकि विक्टर बचकर भाग जाए. लोगान और गैम्बिट के बीच हाथापाई चलती रहती है, जिसमें लोगान गैम्बिट को हराकर अपने वश में कर लेता है। जब उसे यह यकीन हो जाता है कि लोगान स्ट्राइकर के लिए काम नहीं कर रहा है, गैम्बिट उसे स्ट्राइकर की सुविधा वाली जगह थ्री माइल्स आइलैण्ड पर ले जाता है। लोगान को यह पता लगता है कि कायला अभी भी जीवित है, तो वह उसकी अपह्रत बहन की सुरक्षा के बदले में स्ट्राइकर से साजिश करता है, अभी तक उसे इस बात का अहसास नहीं है कि वह वास्तव में लोगान से ही प्यार करती है। जब लोगान को यह महसूस होता है कि उसके साथ धोखा हुआ है तो उसे ठेस पहुंचती है और वह वहां से चला जाता है लेकिन जाने से पहले वह विक्टर को नाराज़ कर देता है क्योंकि उसने उससे लड़ने से मना कर दिया था जबकि वह लोगान से लड़ना चाहता था। जब विक्टर उसकी सेवा के बदले वादा किए गए ऐडमांटियम की मांग करता है, तब स्ट्राइकर इस आधार पर अस्वीकार कर देता है कि, विक्टर इसकी प्रक्रिया से बच नहीं पाएगा. विक्टर कालया को जान से मारने की कोशिश करता है जब वह उसे यह विश्वास दिलाने की कोशिश करती है, कि स्ट्राइकर ने उन दोनों के साथ विश्वासघात किया है, लेकिन लोगान केवल उसकी चीख ही सुन पाता है और लौट जाता है। लोगान विक्टर को एक बर्बर लड़ाई में हरा देता है और लगभग जान से मार डालता है लेकिन जब कायला उसे उसकी मानवता की याद दिलाती है तब वह रूक जाता है। बदले में, लोगान विक्टर को पांव में ठोकर मारकर बेहोश कर देता है और तब कैद उत्परिवर्तियों को आजाद कर देने में कायला की मदद करता है।

स्ट्राइकर वेपन XI को सक्रीय कर लेता है, मूलतः वेड विल्सन लेकिन अब एक "उत्परिवर्ती हत्यारा" सुपर-सैनिक दूसरे उत्परिवर्तियों की क्षमता के साथ यहां तक कि उसकी बाहों से बाहर निकल आने वाले बड़े-बड़े ब्लेड्स और जो स्ट्राइकर के आदेशों के प्रति आज्ञाकारी, जिसे स्ट्राइकर "द डेडपूल" कहा करता है। लोगान वेपन XI को तब तक पकड़े रखता है जब बच निकलने वाले उत्परिवर्तियों को भागने का मौका देता है। उत्परिवर्ती, एक अंधे युवक स्कॉट समर्स द्वारा बताए गए सुरंग के रास्ते से निकल भागते हैं जो अपने दिमाग से आवाज का पीछा कर रहा है। प्रोफेसर चार्ल्स जेवियर्स इस दल का स्वागत करते हैं, जो अपने स्कूल में उन्हें आश्रय देते हैं। कायला, जिसके पेट में गोली लग जाती है और स्ट्राइकर के सुरक्षाकर्मियों से घायल होकर मरणासन्न स्थिति में पहुंच जाती है, ठहर जाने का फैसला करती है। लोगान विपन XI को सयंत्र के शीतलन टॉवर पर लड़ने के लिए प्रलोभन देता हैं। लड़ाई में लोगान लगभग मर ही जाता अगर विक्टर ने बीच-बचाव कर उसकी मदद न की होती. वे वेपन XI के साथ लड़ते हैं और अंततः लोगान विपन XI का सिर काटकर और पैर से ठोकर मारकर शीतलन टॉवर की सतह में ठेल देता है। शुरू किए गए काम को समाप्त करने की शपथ दुहराते हुए विक्टर रवाना हो जाता है और धराशायी होते टॉवर से लोगान को गैम्बिट बचा लेता है। जैसे ही लोगान घायल कायला को सुरक्षित स्थान में ले जाना चाहता है, स्ट्राइकर लोगान के ललाट पर ऐडमांटियम के बुलेट से शूट कर उसे बेहोशी के हवाले कर देता है। स्ट्राइकर कायला पर अपनी बन्दुक तान देता, लेकिन वह अपनी उत्परिवर्तिय प्रत्यायन की ताकत के प्रयोग से स्ट्राइकर को बन्दुक नीचे गिरा देने के लिए बाध्य कर देने में सफल होती है। उसके बाद वह उसे तब तक पैदल चलते रहने का आदेश देती है कि उसके पैर लहुलुहान न हो जायें. तब कायला कि मौत उसके अपने ही घावों से हो जाती है। जैसे ही लोगान को होश आता है, गैम्बिट लौट आता है, लेकिन ऐडमांटियम से बनी गोलियां जो उसके सिर पर दागी गई थी, उससे उसकी स्मृति तेजी से लुप्त होने लगती है। आपदा पूर्ण घटनास्थल पर ज्योंही पुलिस पहुंचती है, गैम्बिट लोगान को उसके साथ चलने के लिए समझाने की कोशिश करता है, लेकिन वह नकार देता है और अपनी राह चला जाना चाहता है।


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रहस्योद्घाटित वर्कप्रिंट
रिलीज़
कथानक