Tuottaja Lauren Shuler Donner ajatteli esiosaelokuvaa Ryhmä-X:n jäsenistä nuorina jo X-Men 2:n tuotannon aikana, ja myöhemmin tuottaja Simon Kinberg ehdotti 20th Century Foxille sovitusta sarjakuvasarjasta an X-Men: First Class, vaikka elokuva ei sen juonta tarkasti seuraakaan. Singer, joka ohjasi sekä X-Menin että X-Men 2:n, osallistui projektiin vuonna 2009, mutta kykeni osallistumaan vain tuottamiseen ja käsikirjoittamiseen, muiden projektiensa takia. Matthew Vaughn, joka oli alun perin kiinnitettynä elokuviin X-Men: Viimeinen kohtaaminen ja Thor, valittiin ohjaajaksi ja teki myös elokuvan lopullisen käsikirjoituksen työparinsa Jane Goldmanin kanssa. First Class korvasi myös suunnitteilla olleen Magneto-esiosaelokuvan.
First Classin tuotanto alkoi elokuussa 2010, kuvausten päätyttyä joulukuussa ja lisäkuvausten päätyttyä huhtikuussa 2011, vain muutamia viikkoja ennen elokuvan ensi-iltaa kesäkuussa 2011. Tiukka aikataulu oli haaste kuudelle visuaalisista efekteistä vastaavalle yhtiölle, johon kuului tietokoneella toteutettuja maisemia ja näyttelijöiden digitaalisia kaksoiskappaleita. Kuvauspaikkoihin kuuluivat Oxford, Mojaven aavikko ja Georgia, äänikuvan ollessa työstettynä Pinewood Studiosilla ja 20th Century Foxin näyttämöillä Los Angelesissa. Kuvaus 1960-luvusta sai inspiraationsa sen aikaisista James Bond -elokuvista.
First Class oli taloudellinen menestys, tullen elokuvasarjan seitsemänneksi eniten tuottaneeksi elokuvaksi ja saaden positiivisen vastaanoton sekä kriitikoilta että katsojilta, jotka ylistivät elokuvasarjan uutta alkua sekä näyttelemistä, käsikirjoitusta, ohjausta, toimintaa, visuaalisia efektejä ja Henry Jackmanin sävellyksiä, Toukokuussa 2014 sai ensi-iltansa jatko-osa X-Men: Days of Future Past, joka toimi myös päätösosana alkuperäisen trilogian tarinalle, Singerin palatessa ohjaajaksi ja Vaughnin yhdeksi käsikirjoittajista.
Natsien keskitysleirillä vuonna 1944 natsitiedemies Klaus Schmidt tutkii Erik Lehnsherrin magneettisia kykyjä ja vaatii Lehnsherriä siirtämään pöydällään olevaa kolikkoa. Lehnsherrin epäonnistuessa Schmidt tappaa hänen äitinsä. Lehnsherrin magneettiset kyvyt ilmenevät ja hän tuhoaa huoneen tappaen kaksi vartijaa. Samaan aikaan Westchesterissä telepaattisia kykyjä omaava lapsi Charles Xavier kohtaa nuoren muodonmuuttajan Ravenin varastamassa ruokaa heidän kotonaan ja iloisena siitä, että tapaa jonkun itsensä kaltaisen, kutsuu tämän asumaan perheensä kanssa kasvattisisarenaan.
Vuonna 1962 Lehnsherr jäljittää Schmidtiä kostaakseen hänelle vanhempiensa kuoleman kun taas Xavier valmistuu Oxfordin yliopistosta. Las Vegasissa CIA-agentti Moira MacTaggert seuraa eversti Hendryä Helvetintulen Klubille, jossa hän näkee nyt nimeä Sebastian Shaw käyttävän Schmidtin, telepaatti Emma Frostin, pyörremyrskyjä tuottavan Riptiden sekä teleportaatioon kykenevän Azazelin. Shaw uhkaa Hendryä, joka haluaa siirtää ydinohjuksia Turkkiin. Shaw, joka osoittautuu energiaa imeväksi mutantiksi, tappaa myöhemmin Hendryn.
MacTaggert, joka kaipaa Xavierin neuvoja mutaatioon liittyen, vie hänet ja Ravenin CIA:han, jossa he vakuuttavat CIA:n johtaja McConen mutanttien olemassaolosta ja siitä, että Shaw on todellinen uhka. Toinen CIA-agentti kutsuu mutantit salaiseen X-Jaoston laitokseen. MacTaggert ja Xavier löytävät Shaw'n Lehnsherrin hyökätessä tämän kimppuun ja estävät Lehnsherriä hukkumasta Shaw'n paetessa sukellusveneellä. He tuovat Lehnsherrin X-Jaostoon, jossa he tapaavat nuoren mutanttitiedemiehen Hank McCoyn. McCoy uskoo Ravenin DNA:n sisältävän parannuskeinon, jolla he voivat "parantaa" mutanttien ulkomuodon. Xavier käyttää McCoyn mutantteja jäljittävää laitetta Cerebroa värvätäkseen lisää mutantteja Shaw'ta vastaan ja värväävät Angel Salvadoren, Armando Munozin,Sean Cassidyn sekä vanki Alex Summersin.
Frostin vietellessä neuvostoliittolaisen kenraalin käyttäen telepaattisia voimiaan, Xavier ja Lehnsherr jäljittävät hänet Cerebron avulla ja vangitsevat tämän. He saavat tietää Shaw'n pyrkivän aloittamaan kolmannen maailmansodan ydinaseilla tuhotakseen ihmiskunnan sukupuuttoon ja mahdollistamaan uuden mutanttiyhteiskunnan nousun. Azazel, Riptide ja Shaw hyökkäävät X-jaoston kimppuun ja tappavat kaikki muut paitsi mutantit, jotka Shaw kutsuu littymään joukkoihinsa. Angel Salvadore suostuu mutta Munoz yrittää taistella vastaan Summersin kanssa jolloin Shaw tappaa Munozin. Moskovassa Shaw pakottaa neuvostoliittolaisen kenraalin viemään ohjuksia Kuubaan ja, käyttäen telepatian estävää kypärää, seuraa Neuvostolaivastoa sukellusveneellään varmistaakseen että ohjukset pääsevät läpi Yhdysvaltain asettamasta saarrosta.
Raven pyytää McCoyta olemaan käyttämättä parannuskeinoa, ajatellen McCoyn rakastavan häntä luonnollisessa ulkomuodossaan. Raven yrittää vietellä Lehnsherrin useiden eri naisten muotojen kautta mutta Lehnsherr kertoo hänen olevan kaunis omana itsenään. McCoy käyttää parannuskeinoa itseensä mutta parantumisen sijaan se muuttaa hänet siniturkkiseksi ja leijonan näköiseksi mutantiksi. Mutantit ja MacTaggert lähtevät pysäyttämään Shaw'ta Kuuban saartorenkaalle, jossa Xavier käyttää telepaattisia kykyjään ja saa neuvostoliittolaisen merimiehen tuhoamaan ydinohjuksia kuljettavan laivan. Lehnsherr käyttää voimiaan siirtäen Shaw'n sukellusveneen merestä maalle. Lehnsherr kohtaa Shaw'n taistelussa ja saa otettua tämän kypärän itselleen, jolloin Xavier pystyy jähmettämään Shaw'n. Lehnsherr myöntää Shawlle jakavansa tämän näkemyksen maailmasta, jossa on vain mutantteja mutta tappaa hänet kostoksi äitinsä kuolemasta työntäen lapsuudestaan tutun kolikon Shaw'n aivojen läpi voimillaan. Xavier tuntee valtavaa tuskaa tämän johdosta. Peläten mutantteja, molemmat laivastot ampuvat näitä ohjuksilla mutta Lehnsherr pysäyttää ne lennossa ja uhkaa tuhota niillä molemmat laivastot. MacTaggert yrittää ampua Lehnsherriä mutta tämä torjuu luodit iskien näistä yhden vahingossa Xavierin selkärankaan halvaannuttaen tämän. Tämä häiritsee Lehnsherriä, joka pudottaa ohjukset mereen. Lehnsherr, jonka näkemykset mutanteista eroavat Xavierin näkemyksistä päättää lähteä omille teilleen Salvadoren, Azazelin, Riptiden ja puolelleen siirtyneen Ravenin kanssa. Nyt pyörätuolia käyttävä Xavier päättää avata seuraajiensa kanssa X-kartanon perustaakseen koulun mutantteja varten. MacTaggert suutelee Xavieria ja lupaa olla paljastamatta tämän sijaintia. Xavier pyyhkii suudelman aikana MacTaggertin mielestä tämän kaikki mutantteja koskevat muistot. Lehnsherr, joka käyttää nyt Shaw'n kypärää, vapauttaa Ravenin kanssa Frostin vankilastaan ja esittelee itsensä "Magnetoksi".
