À Rio, les Charlie's Angels Sabina et Jane sont en mission pour récupérer un prototype technologique volé. Un an plus tard à Hambourg, Elena, brillante développeuse informatique, découvre une faille dans un logiciel potentiellement dangereux. C'est alors qu'une agente des Charlie's Angels la contacte pour lui proposer une aide inattendue. Pendant ce temps, John Bosley, vétéran de l'agence Townsend, se prépare pour la retraite mais doit faire face à des événements qui pourraient changer sa vision du monde des espions…