Barbie és két legjobb barátnője, Renee és Teresa, a tornaversenyek világából csöppennek bele egy szuperizgalmas kalandba. Egy rejtélyes kémszervezet felfigyel a lányok elképesztő ügyességére, és azonnal beszervezik őket titkos ügynöknek. A csapat feladata, hogy elkapjanak egy ravasz ékszertolvajt, aki mindig kicsúszik az üldözők karmai közül. A lányok csúcstechnológiás kütyüket, álcákat és robot állatkákat vetnek be…