故事发生在2029年，彼时，X战警早已经解散，作为为数不多的仅存的变种人，金刚狼罗根（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）和卡利班（斯戴芬·莫昌特 Stephen Merchant 饰）照顾着年迈的X教授（帕特里克·斯图尔特 Patrick Stewart 饰），由于衰老，X教授已经丧失了对于自己超能力的控制，如果不依赖药物，他的超能力就会失控，在全球范围内制造无法挽回的灾难。不仅如此，金刚狼的自愈能力亦随着时间的流逝逐渐减弱，体能和力量都早已经大不如从前。

　　菜鸟特工宋雨浓，崇拜着外冷内热的师兄谢醉桥，然而因为自己的鲁莽和生疏，频遭醉桥训斥，每次都被带着出任务，没有机会开枪。而狙击手谢醉桥因为特殊的能力和杀伐果断的性格、毫不仁慈，百发百中的枪法，被称为「艳火枪手」。 一个重要通缉的危险人物，黑秒针，在在一次特工任务中闹翻了整个总部。提携宋雨浓的长官娄群面临质询，盛怒之下苛责宋雨浓不作为，宋雨浓负气追击黑秒针，每次都跟在醉桥身后的雨浓欲上前击毙敌人，不料不敌。谢醉桥为了保护宋雨浓暴露被杀。雨浓连尸体都来不及抢回便被队友救走，醉桥牺牲。宋雨浓再次醒来的时候发现这个名号居然被封在自己头上，没有人记得谢醉桥这个人，也没有见到谢醉桥的尸体。雨浓试图找到其中究竟发生了什么，来拯救师哥，去联系师哥有关的人，长官娄群，醉桥护理枪的店老板沙明，通过他们罗生门式的叙述，却发现，谢醉桥的死正是他的死亡造成的……多个轮回每个都指...

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聪明的教授的寡妇绊倒了他的一个发明，能够记录和发挥一个人的记忆。

在与艾奥的殊死战斗中获胜后，达里尔作为吉恩残余部队的一员来到地球。他正在执行一项情报任务，以获取有关被盗的 Psycho Zaku 的信息。与此同时，当艾欧和她的新战友们一起参加雷霆行动时，她遇到了自称是南海联盟边境警卫队指挥官的中校佩尔。吉恩、联邦、南海联盟三方的机动战士战斗在海底、冰原、丛林中展开。战争尚未结束。

该片讲述了5个来自异时空的机器魔偶，为了逃避异世界反对生物科技革命的暗杀魔爪，逃往地球，有了各自的生活，多年后，异世界又派神秘杀手暗杀的故事。而追根溯源，引发异世界生物科技革命的原因是资源濒临枯竭、环境遭到破坏，导致该空间的男子失去了生育能力。这将带给观众对保护环境，以及对人与自然关系的反思，影射了当今社会人类必须减缓对环境的破坏和污染，使其有利于人类社会生存和发展，这既保护了人类自己，同时也是科学发展观核心“以人为本”的侧面体现。整部影片主旨在于对人们保护环境的价值观的重塑，承认自然环境本身的价值，而人类作为自然界中的一份子，总结历史经验，减少自然破坏，从而达到人与自然的和谐统一。