X-Men: Dark Phoenix wird Jahr 1992 und damit zehn Jahre nach X-Men: Apocalypse spielen. Die X-Men finden sich in dieser Zeit in einer ungewohnten Rolle wieder. Professor X und sein Team werden als Nationalhelden gefeiert, wobei es der Professor sogar auf das Cover des Time Magazin geschafft hat.
Allerdings sorgt das wachsende Ego von Charles Xavier auch dafür, dass er die X-Men auf immer gefährlichere Missionen schickt. Eine dieser Missionen sorgt dafür, dass das Team von einer Sonnenerruption getroffen wird. Die Strahlung erweckt in Jean Grey eine neue und gefährliche Macht: den Dark Phoenix.
Die Hauptrollen in X-Men: Dark Phoenix spielen Jennifer Lawrence (Mystique), Michael Fassbender (Magneto), James McAvoy (Professor X), Nicholas Hoult (Beast), Alexandra Shipp (Storm), Tye Sheridan (Cyclops), Sophie Turner (Jean Grey), Kodi Smit-McPhee (Nightcrawler) und Evan Peters (Quicksilver).
Als Gegenspielerin wird Jessica Chastain zu sehen sein. Die Darstellerin soll gerüchteweise Lilandra Neramani spielen, die Herrscherin der außerirdischen Shi'ar. Dem Bericht von Entertainment Weekly zufolge, der die Identität von Lilandra Neramani noch nicht bestätigt, handelt es sich bei der Figur um eine außerirdische Gestaltwandlerin, welche die Macht des Dark Phoenix für ihre eigenen Zwecke nutzen möchte.