查理先生手下有三名女打手，她们才貌双全拥有一身好功夫，专门接受查理先生的命令为他人伸张正义。她们分别是：娜塔莉（卡梅伦•迪亚兹 饰）、戴兰（茱莉•巴里摩尔 饰）与艾利克斯（刘玉玲 饰）。 她们最近接受了一个任务：艾瑞克•克诺斯（萨姆•罗克韦尔 饰）先生设计了一款高科技的声音辨别系统。艾瑞克却不幸被绑架了，这三名“天使”需要从不法分子手中拯救艾瑞克。因为这套由艾瑞克设计的高科技系统，一旦被不法分子利用的话后果堪虞。 三位“天使”得知情况后，很快联想到了艾瑞克公司的对手，该负责人罗格成为了最大的嫌疑。三人于是日夜调查罗格的行踪，也掌握了重要的线索。正在她们有把握拯救艾瑞克的时候，一通电话打破了她们三人的全盘计划。
娜塔莉·库克、迪伦·桑德斯和亚历克斯·芒迪是“天使”，三位才华横溢、坚韧、迷人的女性，一起为看不见的百万富翁查理·汤森德担任私家侦探。查理使用办公室里的扬声器与天使队沟通，他的助手博斯利在需要时直接与他们合作。
查理指派天使们去寻找软件天才埃里克·诺克斯 (Eric Knox)，他创造了革命性的语音识别系统，并领导着自己的公司诺克斯企业 (Knox Enterprises)。据信他是被罗杰·科温绑架的，罗杰·科温经营着一家名为红星的通信卫星公司。
天使们潜入了科文举办的派对，并发现了一个他们之前在诺克斯绑架事件的监控录像中看到的可疑男子。天使们称他为“瘦子”，追捕他并与他战斗。他逃脱了，但天使们找到了诺克斯，他被安全地绑在附近。
天使队让诺克斯与他的商业伙伴维维安·伍德重聚后，查理解释说，他们必须确定瘦人是否窃取了诺克斯的语音识别软件。天使们潜入红星总部，欺骗了安全系统，并在中央计算机中安装了一个设备，使他们能够远程探索。他们把与红星电脑通讯的笔记本电脑交给博斯利后就休息了一晚。
迪伦接受了诺克斯的提议，与他共度一夜，最终他们发生了性关系。后来，他背叛了她；与此同时，娜塔莉和亚历克斯遭到攻击，博斯利被维维安抓获，科文被瘦人谋杀。诺克斯告诉迪伦，他的绑架事件都是伪造的，目的是让天使帮助他访问红星卫星网络。他计划使用它和他的语音识别软件来找到并杀死查理，诺克斯声称查理在越南战争中杀死了他的父亲。
迪伦逃脱并与同样在袭击中幸存的娜塔莉和亚历克斯团聚。他们来到查理的办公室时，大楼爆炸了。他们找到了一个无线电接收器，博斯利能够通过植入牙齿的无线电发射器进行通信。博斯利提供了有关他被捕地点的足够信息，以便娜塔莉推断出其位置：一座废弃的灯塔。在迪伦男友查德的帮助下，天使们悄悄接近了它。迪伦找到诺克斯后，被他的追随者抓住，并被绑起来并堵住嘴。
天使们来不及阻止诺克斯确定查理的位置，尽管他们救出了博斯利，而迪伦则击退了绑架者。他们齐心协力击败薇薇安、瘦人和其他形形色色的追随者，但诺克斯炸毁了灯塔，并乘坐攻击直升机飞往查理的家。博斯利帮助天使登上了它，亚历克斯重新编程了导弹，让它向后射击；当天使安全着陆时，炸毁了直升机并杀死了诺克斯。
看到终于有机会见到查理本人，他们进入了诺克斯瞄准的附近海滨别墅，但他已经离开了。他通过另一位演讲者远程祝贺天使队出色地完成了工作，并请他们和博斯利去度假。查理还告诉他们，诺克斯的父亲是一名卧底双重间谍；他被敌人发现并杀死，但没有被查理发现并杀死。
当他在海滩上通过电话与天使们交谈时，他们询问是否可以亲自见到他。迪伦怀疑她看到他在附近用手机说话，但没有告诉大家；选择向查理敬酒。博斯利开玩笑地用他的饮料浇在天使身上，他们追着他朝大海走去。查理的剪影远远地看着他们，然后走开了。