Barbie és legjobb barátnői, Teresa és Renee keményen dolgozó tornászokból beépített titkos ügynökökké válnak, amikor egy szupertitkos kémügynökség felfigyel a lányok elképesztő tornászi képességeire, megbízzák őket, hogy eredjenek egy drágakövekre specializálódott besurranó tolvaj nyomába, akinek eddig mindig sikerült kereket oldania. Szuperkütyüikkel, káprázatos álcáikkal és cuki robotállatkáikkal a lányok bizonyítani próbálják, hogy ügyességgel és csapatmunkával végre lehet hajtani a küldetést.