她们是三个集美貌、智慧于一身的女人：娜塔利（卡梅隆·迪亚茨饰）、戴兰（德鲁·巴里摩尔饰）、埃历克斯（刘玉玲饰），因为她们是为查理先生效命，故人们又习惯称她们是“查理的天使”。她们的使命就是在查理的带领下，锄奸惩恶，伸张正义。
埃瑞克·克诺斯（山姆·洛克威尔饰）是克诺斯高科技工程的创始人，就在他刚刚设计了一套声音辨认系统软件后，意外地被人绑架了。由于这套声音辨认系统软件比原先依靠指纹辨认罪犯的方法更加精确，所以如果它落在坏人手中，后果将不堪设想……
就在工作人员正为埃瑞克的失踪不知所措时，克诺斯工程的负责人伍德先生想到了现在只有查理和他那三个聪明性感的探员才能救出克诺斯，于是伍德立刻雇佣了他们，并把希望全寄托在查理和他的“天使”身上。
在娜塔利、戴兰和埃历克斯了解整个案情后，三个人不约而同地把注意力集中在克诺斯高科技工程的对手---红星系统，这个目前全世界最大无线通讯人造卫星网络的负责人罗格的身上，一致认为他的嫌疑最大。
通过三人的乔装打扮与日夜跟踪，娜塔利、戴兰和埃历克斯终于在罗格和生意合伙人的身上发现了蛛丝马迹。就在她们计划如何营救出埃瑞克、并将罗格一伙一网打尽的时候，戴兰突然接到了一个神秘电话，这个电话不仅把“天使”们的计划全盘打乱，她们的生命同时也受到了威胁 。