该片的主体拍摄始于2017年6月28日，地点位在加拿大魁北克省的蒙特利尔，暂定名称为“Teen Spirit”。6月底前，伊万·彼得斯回归于该片中饰演快银，而拉玛尔·约翰逊则加盟饰演一名未知的角色。8月初，查斯坦证实自己已签约加盟剧组。金伯格表示，他希望该片能像之前的X战警电影那样“富含人性”且“感情强烈”。9月，钢人的演员丹尼尔·寇德摩尔签约加盟剧组，但是否会再次饰演钢人仍是未知。奥利维亚·穆恩在9月底证实，她将回归饰演灵蝶，并将灵蝶与黑凤凰两人描述为“一对好搭档”。《X战警：黑凤凰》在蒙特利尔的拍摄作业于10月14日结束。