Dans cette aventure pleine d'action, Barbie et ses meilleures amies Teresa et Renée sont des gymnastes professionnelles qui, du jour au lendemain, deviennent des agents secrets sous couverture ! Repérées par une agence d'espionnage top-secrète pour leurs talents de gymnastes, les filles se retrouvent sur les traces d'un chat cambrioleur et amateur de pierres précieuses.