باربی و بهترین دوستانش ترزا و رنه از ژیمناست‌های سخت‌کوش به مأموران مخفی تبدیل می‌شوند. وقتی مهارت‌های شگفت‌انگیز ژیمناستیک آنها توجه یک آژانس جاسوسی فوق‌سری را جلب می‌کند، دختران به زودی در پی سرنخ‌هایی برای یک دزد جواهرات قرار می‌گیرند و با استفاده از ابزارهای پیشرفته، disguises جذاب و روبات‌های خانگی بامزه، روز را نجات می‌دهند.