En av de største høydepunktene i McAvoys karriere kom da han spilte mot Angelina Jolie og Morgan Freeman i suksessen , en actionfilm der han hadde rollen som Wesley Gibson, en ung amerikansk slabbedask som får vite at forfedrene hans var en lang rekke leiemordere. Mens han spilte inn actionscener for denne filmen, fikk McAvoy flere skader, inkludert en forstuet ankel og et skadet kne. Midt i 2010 fikk McAvoy rollen som den telepatiske superhelten Professor X, grunnlegger og leder av X-Men, i .