Barbie og vennenes utrolige turnferdigheter fanger oppmerksomheten til et topphemmelig spionbyrå, og snart befinner jentene seg på sporet av en juveltyv som har unnsluppet alle som har vært satt på saken. Med sine high-tech dingser, glamorøse forkledninger og søte robotdyr; kan de bevise at kløkt og samarbeid kan løse saken?