베일에 싸인 백만장자 찰스 타운젠트(원작과 마찬가지로 존 포사이스가 목소리만으로 출연하고 있다)가 설립한 사설 첩보기관 타운젠트 탐정 사무소에 근무하는 세 명의 전직 경찰 출신 미인 첩보원들은 국가가 공식적으로 개입할 수 없는 첩보 활동에서 맹활약을 펼친다. 이들 세 명의 미녀들은 모두 뛰어난 미모와 체력, 무술실력, 변장술, 해킹 능력, 폭파술 및 각종 스포츠 실력을 소유하고 있는데, 그중에서도 팀의 리더인 나탈리(카메론 디아즈 분)는 화려한 카레이싱 솜씨와 변장술의 달인이고, 딜런(드류 베리모어 분)은 건물폭파 전담의 반항아이며, 동양계인 알렉스(루시 루 분)는 쿵후의 초고수이자 국방성을 마음대로 해킹할 수 있는 최고의 해커이다. 이들은 찰리와 스피커로 접촉하면서, 임무를 수행하는데, 그녀들 옆에는 찰리의 충실한 보좌관인 보슬리(빌 머레이 분)가 함께 따르며 그녀들을 돕는다. 이번 사건은 녹스 테크날러지의 설립자이자 세게적인 부호인 에릭 녹스(샘 록웰 분)가 자신의 오피스에서 흔적도 없이 납치당하면서 시작된다. 녹스는 음성 인식 프로그램을 디자인해 왔는데, 이는 지문 인식 프로그램보다 진일보한 소프트웨어로서 악한들의 손에 들어갈 때에는 엄청난 세계적 재앙을 불러일으킬 수도 있는 프로그램이다. 녹스가 사라지자 녹스 테크날러지의 사장인 비비안 우드(켈리 린치 분)는 사설 첩보기관인 '타운젠트 탐정 사무소'을 운영하는 찰리에게 사건 해결을 부탁하고, 이제 미녀 삼총사 나탈리, 딜런, 알렉스와 그녀들을 돕는 보슬리가 행동개시한다. 녹스의 행방을 쫓던 그녀들은 녹스 테크날러지의 라이벌 회사이자 세계 최대규모의 통신 위성 네트워크 회사인 레드 스타 시스템의 대표 로저 콜윈(일종의 루퍼트 머독(?)과 같은 미디어 황제로서 TV출신 연기파인 팀 커리가 연기한다)에게 초점을 맞춘다. 게이샤로, 배꼽춤 댄서로, 또 경주용 자동차 레이서로 위장근무하던 새 미녀는 콜윈 주위의 인물들로부터 사건의 실마리를 찾아가는데, 이번 사건은 지금까지의 사건들중에서 가장 큰 규모의 사건일 뿐 아니라 가장 위험한 사건이기도 하다. 갖은 모험끝에 이들의 추적은 태평양이 내려다보이는 한 고성에서 최후의 대결로 치닫는다.