W styczniu 2015 roku poinformowano, że w rolę młodych mutantów wcielą się: Tye Sheridan jako Cyclops, Alexandra Shipp jako Storm i Sophie Turner jako Jean Grey. Ujawniono też, że Rose Byrne ponownie wcieli się Moirę MacTaggert. W następnym miesiącu Kodi Smit-McPhee został obsadzony w młodszej wersji Nightcrawlera oraz Evan Peters potwierdził, że zagra ponownie Quicksilvera. W marcu poinformowano, że Lana Condor zagra Jubilee, a kwietniu do obsady dołączyli: Ben Hardy jako Angel, Olivia Munn jako Psylocke oraz Lucas Till ponownie jako Havok. W lipcu 2015 roku poinformowano, że Josh Helman powróci jako William Stryker.

W kwietniu 2016 roku ujawniono, że Hugh Jackman wystąpi w roli cameo jako Wolverine.

Zdjęcia i postprodukcja Zdjęcia rozpoczęły się w kwietniu 2015 w Montrealu w Kanadzie i zakończyły się w sierpniu tego samego roku. Za zdjęcia odpowiadał Newton Thomas Sigel, scenografią zajął się Grant Major, a kostiumy zaprojektowała Louise Mingenbach.

Montażem zajęli się John Ottman i Michael Louis Hill.