Στη νέα ταινία, η Barbie μαζί με τις κολλητές της φίλες, την Τερέζα και τη Ρενέ μεταμορφώνονται από δυναμικές γυμνάστριες σε μυστικούς πράκτορες επικίνδυνων αποστολών. Οι μοναδικές γυμναστικές ικανότητες και η ευλυγισία των τριών κοριτσιών εντοπίζονται από την επικεφαλής των μυστικών υπηρεσιών, η οποία και ζητά τη συνεργασία τους για τη σύλληψη μιας άριστα εκπαιδευμένης διαρρήκτριας που, μέχρι στιγμής, καταφέρνει και ξεγλιστρά από τους πάντες.