Barbie e suas duas melhores amigas, Teresa e Renee, são ótimas atletas. Suas habilidades de ginástica acabam chamando a atenção de uma super-secreta agência de espionagem que as convidam para entrar no caso se um roubo de pedras preciosas, As atletas se transforman em agentes secretas. Cheias de equipamentos tecnológicos e disfarces, elas precisam provar serem capazes de solucionar o problema.