Trois jeunes femmes, travaillant pour une agence de détectives privés de Los Angeles, mènent des enquêtes pour le compte de leur invisible patron, Charlie Townsend. Elles reçoivent les instructions par téléphone et Bosley, le gestionnaire des comptes de l'agence, joue les intermédiaires entre Charlie et ses Anges. Pour chaque affaire, les filles n'hésitent pas à adopter une nouvelle identité, se déguiser pour mieux s'infiltrer et mener leur enquête avec discrétion.

Trois jeunes femmes, belles, intelligentes et indépendantes, et qui ont eu des ennuis avec la justice, se font engager par une agence de détectives privés. Leur patron, Charlie Townsend, les contacte uniquement par téléphone pour leur confier des missions parfois dangereuses.