Film “Dark Phoenix” membawa penonton ke dalam kisah yang lebih dalam dan kelam dari salah satu mutan terkuat Marvel, Jean Grey. Cerita dimulai pada tahun 1975, memperkenalkan Jean Grey muda yang kekuatan telekinetiknya muncul secara tragis saat kecelakaan mobil yang merenggut nyawa ibunya dan membuatnya menjadi yatim piatu. Professor Charles Xavier melihat potensi dalam diri Jean dan membawanya ke Sekolahnya untuk Anak-Anak Berbakat. Xavier berjanji untuk membimbing Jean mengendalikan kemampuan mutannya yang luar biasa.
Lompat ke tahun 1992, ketika pesawat ulang-alik Endeavour mengalami kerusakan akibat energi misterius mirip solar flare. Presiden Amerika Serikat meminta bantuan X-Men untuk menyelamatkan para astronot yang terjebak. Dalam misi penyelamatan heroik ini, Jean terpapar energi tersebut. Alih-alih celaka, kekuatan psikis Jean justru melonjak secara signifikan. Namun, peningkatan kekuatan ini datang dengan harga yang mahal. Jean mulai kehilangan kendali atas emosinya, yang berbanding lurus dengan kekuatannya yang semakin tak terkendali.
Terungkaplah bahwa Xavier selama ini telah menekan воспоминания traumatis Jean tentang kecelakaan mobil masa kecilnya. Tujuannya adalah melindungi Jean dari trauma psikologis yang bisa membuatnya tidak stabil. Namun, energi kosmik yang kini merasuki Jean menghancurkan blokade mental tersebut. Jean mulai mengalami gejala PTSD, dan kekuatannya benar-benar di luar kendali.
Jean, yang dihantui penglihatan ayahnya, kembali ke kota kelahirannya. Di sana, ia menemukan ayahnya masih hidup, selamat dari kecelakaan yang dulu ia kira merenggut nyawanya. Ayahnya mengungkapkan bahwa ia telah meninggalkannya setelah tragedi tersebut. Kenangan masa lalunya kembali menghantam Jean. Ia menyadari bahwa kekuatannya yang tak terkendali saat kecil lah yang menyebabkan kecelakaan itu dan membunuh ibunya.
X-Men berusaha membantu Jean. Mereka tiba di kota kelahirannya, namun situasi menjadi tegang. Pertempuran kecil terjadi, menyebabkan Peter Maximoff terluka. Xavier, dalam keputusasaan, membekukan semua orang secara mental untuk memberikan kesempatan kepada Raven Darkhölme (Mystique) untuk membujuk Jean pulang. Sayangnya, dalam episode telekinetik yang tak terkontrol, Jean secara tidak sengaja membunuh Raven.
Terpukul dan melarikan diri, Jean mencari perlindungan di Genosha, sebuah pulau suaka mutan yang dipimpin oleh Erik Lehnsherr (Magneto). Ia meminta bantuan Magneto untuk mengendalikan amarah dan kekuatannya yang meluap-luap. Namun, kehadiran Jean di Genosha menarik perhatian militer. Helikopter militer tiba, menuntut penyerahan diri Jean. Jean menyerang mereka, dan Magneto, marah dengan tindakan Jean yang dianggap membahayakan tempat perlindungan mutan, mengusirnya.
Dalam pelariannya, Jean ditemukan oleh Vuk, pemimpin ras alien shapeshifting yang dikenal sebagai D’Bari. Vuk menjelaskan bahwa kekuatan kosmik yang diserap Jean adalah penyebab kehancuran planet D’Bari. Kekuatan itu telah melahap segalanya sebelum akhirnya tertarik pada Jean. Vuk menawarkan bantuan untuk mengajari Jean cara mengendalikan kekuatan Phoenix dengan aman.
Hank McCoy (Beast), diliputi kesedihan dan kemarahan atas kematian Raven, menyalahkan Xavier. Ia meninggalkan sekolah dan bergabung dengan Magneto serta kelompok mutannya. Mereka berencana untuk membunuh Jean di New York City, karena menganggapnya terlalu berbahaya. Mengetahui rencana ini, Kurt Wagner (Nightcrawler) membawa X-Men ke New York untuk menyelamatkan Jean. Pertempuran sengit terjadi antara dua kubu mutan. Magneto menghadapi Jean dan Vuk, tetapi kalah telak di hadapan kekuatan Jean yang semakin dahsyat.
Xavier berhasil menembus pertahanan mental Jean. Ia meyakinkan Jean untuk membaca ingatannya, membangkitkan kembali kepribadian Jean yang dulu. Menyesali perbuatannya, Jean mencoba membiarkan Vuk mengambil kekuatan Phoenix darinya. Namun, Scott Summers (Cyclops) menghentikannya saat Vuk mengungkapkan rencana sebenarnya D’Bari: menggunakan kekuatan Phoenix untuk menaklukkan Bumi. Pasukan pemerintah tiba dan melumpuhkan kedua kelompok mutan, sementara Vuk berhasil melarikan diri.
Para mutan ditahan di dalam kereta. Vuk dan pasukan D’Bari menyerang, dengan mudah melumpuhkan tentara. Para mutan pun dibebaskan. Xavier dan Scott meyakinkan McCoy, Magneto, dan sekutu mereka bahwa Jean masih bisa diselamatkan. Mereka bersatu untuk melawan serangan D’Bari. Vuk kembali muncul, mencoba mengambil kekuatan Phoenix dari Jean. Di tengah pertempuran di kereta yang melaju kencang, Xavier berkomunikasi dengan Jean dalam pikiran. Jean memaafkan Xavier dan menggunakan kekuatannya untuk menyelamatkan para mutan dari kecelakaan kereta yang tak terhindarkan, serta menghancurkan sisa-sisa pasukan D’Bari. Jean membawa Vuk ke luar angkasa dan melepaskan seluruh kekuatan Phoenix-nya, membunuh Vuk. Jean kemudian bertransformasi menjadi entitas energi berbentuk phoenix.
Sebagai penghormatan kepada Jean, sekolah Xavier dinamai ulang menjadi “Sekolah Jean Grey untuk Anak-Anak Berbakat”. Xavier pensiun sebagai kepala sekolah, dan McCoy menggantikannya. Di sebuah kafe di Rue de la Paix, Paris, Xavier terkejut dengan kedatangan Magneto. Magneto mengajak Xavier bermain catur, menunjukkan bahwa perdamaian antara mereka mungkin saja terjadi. Di langit, terlihat siluet phoenix yang menyala, simbol kekuatan Jean yang abadi.
