В 2029 году в фильме Логан ни один мутант не родился за 25 лет. Стареющая способность Логана к исцелению ослабевает. Работая водителем лимузина в Эль-Пасо, штат Техас, он и мутантный трекер Калибан заботятся о 90-летнем Чарльзе Ксавье, наставнике Логана и основателе X-Men, на заброшенном плавильном заводе в северной Мексике. У Ксавьера развилось слабоумие, которое вызывает у него деструктивные припадки; намекается, что за год до этого один такой припадок выпустил мощную волну его телепатических способностей, которая убила семь мутантов, оставив трех как последний из Людей Икс.
Логан неохотно соглашается сопровождать Габриэлу Лопес, бывшую медсестру биотехнологической корпорации Alkali-Transigen, и молодую девушку, Лауру, в Иден, убежище в Северной Дакоте . Позже обнаружив Габриэлу мертвой, Логан сталкивается в своем Мексиканском убежище с ее убийцей Дональдом Пирсом,который является начальником киборга безопасности Transigen. Пирс ищет Лауру, которая спряталась в лимузине Логана и имеет аналогичные полномочия к нему. Она, Логан и Ксавье убегают от пирса и его Опустошителей, но Калибана пытают, чтобы выследить Лауру.
Видео на мобильном телефоне Габриэлы показывает, что Transigen создал Лауру и других детей из мутантной ДНК, чтобы стать оружием; Лаура была создана из ДНК Логана. Поскольку их было трудно контролировать, а Трансиген нашел альтернативу, дети должны были быть убиты, но Габриэла и другие медсестры помогли некоторым убежать. В Оклахома-Сити Логан обнаруживает, что Иден появляется в комиксе Лоры X-Men и говорит ей, что это вымысел. Опустошители прибывают, но у Ксавье припадок и выводит из строя всех, кроме Логана и Лауры, которые убивают нападавших и вводят Ксавье его лекарство. Как они убегают, Доктор Зандер Райс, глава Transigen, прибывает, чтобы помочь Пирсу.
Логан, Лора и Ксавье помогают фермеру Уиллу Мансону и его семье после дорожно-транспортного происшествия, принимая предложение поужинать у них дома, где Логан отгоняет силовиков с корпоративной фермы. Райс развязывает X-24, клон Логана в его расцвете сил и его альтернативу детской программе, которая убивает семью Уилла и Ксавье, убивая Уилла и захватывая Лауру. Калибан запускает гранаты, убивая себя и нескольких Опустошителей, раня Пирса. Логан превосходит X-24, но Уилл прикалывает X-24 со своим грузовиком, прежде чем умереть от своих травм. Логан и Лора убегают с телом Ксавье.
После похорон Ксавье Логан теряет сознание. Лора ведет его к врачу и убеждает его доказать, что участок в Северной Дакоте-это не Эдем. Там они находят Риктора и других детей-Трансигенов, готовящихся переправиться в Канаду. Лаура находит адамантиевую пулю, которую Логан хранил с момента своего побега из объекта Weapon X, который он когда-то рассматривал для совершения самоубийства. Логан решает, что его работа сделана и решает не сопровождать их, к ужасу Лауры.
Когда Опустошители захватывают детей, Логан принимает передозировку сыворотки, которую ему дает Риктор, что временно увеличивает его способности к исцелению и повышает его силу. С помощью Лауры он убивает большинство Опустошителей до того, как сыворотка перестанет действовать. Пока Пирс держит Риктора под прицелом, Райс говорит Логану, который много лет назад убил отца Райса на объекте Weapon X, что никакие новые мутанты не родились из-за генетически спроектированных культур, созданных Transigen и распределенных по всему миру. Логан, найдя пистолет, стреляет в Райса и ранит Пирса. Х-24, разъяренный смертью Райса, сражается с Логаном, когда Дети объединяют свои силы, чтобы убить Пирса и оставшихся Опустошителей. Риктор использует свои силы, чтобы перевернуть грузовик на X-24, но он освобождает себя и пронзает Логана на большой ветке дерева. Лаура использует револьвер Логана и адамантиевую пулю, чтобы выстрелить X-24 в голову.
Перед смертью Логан говорит Лоре, чтобы она не становилась тем оружием, для которого она была создана, и после того, как она со слезами признает его своим отцом, он мирно умирает в ее руках. Лора и дети хоронят Логана, и Лора поворачивает его могилу на бок, чтобы создать X, почитая его как члена X-Men, прежде чем она и дети отправятся на канадскую границу.