Stewart zagrał Profesora X z przyszłości. Michael Fassbender i Ian McKellen jako Eric Lensherr / Magneto, mutant posiadający umiejętność manipulowania polem magnetycznym oraz metalem. McKellen zagrał Magneto z przyszłości. Jennifer Lawrence jako Raven Darkholme / Mystique, mutantka posiadająca zdolność zmiany swojego wyglądu. Halle Berry jako Ororo Munroe / Storm, mutantka umiejąca kontrolować pogodę. Elliot Page jako Kitty Pryde, mutantka, która potrafi przenikać przez przeszkody. Peter Dinklage jako Bolivar Trask, wojskowy naukowiec i szef Trask Industries, który stworzył roboty zwane Sentinelami, których celem jest zniszczenie mutantów. Nicholas Hoult jako Henry „Hank” McCoy / Beast, mutant pokryty futrem, mający chwytne stopy i nadludzkie zdolności fizyczne. Kelsey Grammer wystąpił w roli cameo, jako McCoy z przyszłości.