Chuyện phim X-Men: Dark Phoenix lấy bối cảnh năm 1992, tức khoảng 9 năm sau các sự kiện trong X-Men: Apocalypse. Lúc này, nhóm X-Men của Giáo sư X (James McAvoy) đã trở thành đồng minh thân thiết của chính phủ nước Mỹ. Trong nhiệm vụ giải cứu nhóm phi hành gia NASA gặp nạn ngoài không gian, Jean Grey (Sophie Tuer) bị một thực thể vũ trụ hùng mạnh nhập vào cơ thể. Từ đây, cô nàng trở nên mạnh mẽ hơn, nhưng không thể kiểm soát nguồn sức mạnh mới và trở thành mối nguy hiểm cho tất cả. Cùng lúc này, chủng tộc ngoài hành tinh bí ẩn với khả năng biến hình do Vuk (Jessica Chastain) lãnh đạo âm thầm xâm lăng Trái đất. Chúng lên kế hoạch thao túng Jean Grey để tiêu diệt nhân loại nhằm chiếm lấy thế giới.