Un grupo de humanoides conocidos como los Sentinels planean librar al mundo de mutantes. Los X-Men deben aliarse con sus mayores enemigos para salvar a su compañero de equipo: Forge. Los mutantes deben salvar a Forge antes de que los Sentinels puedan sacarle secretos que son capaces de destruir a todos los mutantes.
X-Men: Siguiente Dimensiónes un juego de lucha en el que el jugador puede elegir entre hasta veinticuatro personajes disponibles. El juego cuenta con un extenso sistema combinado, que incluye cadenas normales, malabarismos aéreos y lanzadores aéreos. Además del sistema de bloqueo básico, los personajes tienen varios contraataques disponibles, específicos para el tipo de ataque que el jugador está contrarrestando. Además de los ataques estándar, el jugador puede ejecutar súper ataques presionando dos botones de golpe o patada simultáneamente. Estos incluyen explosiones o rayos, algunos de los cuales pueden aturdir a un oponente, así como ataques físicos que tienen efectos especiales. Hay varios tipos diferentes de súper ataques, cada uno con cuatro niveles diferentes de poder.
Los escenarios están renderizados en 3D; a diferencia de la mayoría de los juegos de lucha, muchas etapas constan de múltiples pantallas. El jugador puede elegir moverse entre estas pantallas; expulsar al oponente de la pantalla actual también conduce a un cambio de ubicación.
La mayoría de las versiones incluyen los siguientes modos:
Modo historia : el jugador sigue un modo con guión; solo varios de los personajes están disponibles para controlar.
Modo Arcade : un modo para un jugador en el que el jugador lucha contra la IA en una serie de diez partidos.
Modo Versus : un juego de dos jugadores para el combate uno contra uno.
Modo de supervivencia : un juego para un jugador en el que el jugador prueba sus habilidades contra una serie interminable de enemigos, logrando tantas victorias como sea posible con solo una barra de vida.
La versión de GameCube contiene dos modos exclusivos, Team y Practice. La versión de Xbox presenta un escenario adicional y la posibilidad de jugar como Pyro.