L'histoire débute au Canada en 1845. Quand John Howlett est tué par son domestique Thomas Logan, son jeune fils James découvre en même temps sa nature de mutant et sa véritable filiation. Sous le coup de la douleur d’avoir perdu son père, des griffes d’os surgissent entre ses phalanges, dont il se sert pour éventrer le meurtrier. Dans un dernier soupir, ce dernier lui confie être son véritable père. Épouvanté par toutes ces révélations, accablé par le regard de sa mère, James Howlett s’enfuit à travers les bois enneigés. Il est rejoint par son frère Victor, mutant lui aussi, qui lui garantit son soutien dans toutes les épreuves à venir.

Protégés des blessures et du vieillissement par leur pouvoir d’auto-régénération, les deux frères combattent côte à côte dans le camp nordiste au cours de la guerre de Sécession, dans les rangs américains pendant la première et la Seconde Guerre mondiale, puis pendant la guerre du Viêt Nam. Là, leur invulnérabilité devient flagrante après qu’ils ont survécu au peloton d’exécution pour acte de rébellion en 1975. Le colonel William Stryker leur offre l’amnistie s’ils rejoignent l’équipe de mutants qu’il a constituée. En font également partie l’Agent Zéro (David North), Deadpool (Wade Wilson), Bolt (Chris Bradley), Le Colosse (Frederick J. Dukes) et Kestrel (Johnny Wraith).

Six ans plus tard, dans les Rocheuses canadiennes. James a quitté l’équipe en pleine mission parce qu’il désapprouvait les méthodes employées ; il vit une vie paisible de bûcheron et un amour passionné avec Kayla. Sa compagne l’aide à réfréner l’instinct bestial qui le submerge parfois. Lorsque Stryker vient le prévenir que ses anciens coéquipiers sont tués les uns après les autres et qu’il pourrait être la prochaine cible, il ne prend pas la menace au sérieux. Peu après, Kayla est sauvagement assassinée par Victor, qui n’a pas pardonné à son frère de l’avoir abandonné. James le poursuit pour le tuer, mais sort vaincu du combat.

Stryker lui offre alors de le rendre invulnérable en recouvrant son squelette d’un amalgame d’adamantium, un métal indestructible provenant d’une météorite. L’opération réussit au prix d’une incroyable souffrance pour le cobaye. Désormais doté de griffes tranchantes comme des rasoirs, celui qui a adopté le nom de Wolverine, en souvenir d'une histoire indienne racontée par Kayla, est plus que jamais déterminé à se venger, quitte à laisser triompher l’animal en lui. Aidé de Gambit (Rémy Lebeau), il se rend jusqu’à la centrale nucléaire de Three Mile Island où sont emprisonnés plusieurs jeunes mutants, dont Stryker a synthétisé les pouvoirs pour créer un mutant artificiel : l’Arme XI. Il s’agit en fait de Deadpool (Wade Wilson), remodelé après quelques opérations. Il retrouve également Kayla qu'il avait cru morte car plongée en léthargie par une substance administrée par Sabretooth (Victor Logan). Il finit par comprendre qu'elle a été contrainte à ce subterfuge pour sauver sa soeur détenue par Stryker, mais qu'elle l'aime toujours. Stryker s'est ainsi servi de la détresse de James consécutive au décès présumé de Kayla pour lui faire accepter l'idée de devenir son cobaye dans le projet Arme X. Il apparaît également que Kayla est une mutante dotée d'un pouvoir de persuasion par simple contact de la main avec un individu. Malheureusement, elle est blessée lors de leur fuite avec un ensemble de jeune mutants dont Cyclope (Scott Summers) et finira par succomber à ses blessures.

Wolverine réussit à vaincre Deadpool grâce à l'aide inattendue de Victor, mais Stryker efface ensuite sa mémoire en lui tirant plusieurs balles d'adamantium dans le cerveau, avant de quitter les lieux, persuadé par Kayla, proche de la mort, de marcher pendant un très long temps. Le Professeur Xavier, arrivé entretemps sur les lieux, évacue les jeunes mutants. Stryker sera récupéré par un véhicule militaire bien après et informé qu'il est attendu pour une audition au sujet du meurtre d'un général opposé à son projet d'Arme XI : combinaison de plusieurs facteurs de mutation dans un seul corps, celui de Deadpool (Wade Wilson). Quant à Wolverine, il commence à errer sans sa mémoire, oubliant Kayla et son nom, adoptant celui de Logan, conformément à l'inscription sur la plaque militaire autour de son cou.