Barbie: Đội Gián Điệp kể về Barbie và những người bạn của mình (Teresa và Renee) từ những huấn luyện viên thể dục trở thành đặc vụ, dựa trên những kỹ năng trong các môn thể thao, họ nhanh chóng lọt vào mắt của những đặc vụ giỏi nhất. Họ được giao nhiệm vụ truy tìm 1 kẻ trộm viên ngọc đã bị đánh cắp.