姿を現さない謎のボス、チャーリー（声：ジョン・フォーサイス）から、ナタリー（キャメロン・ディアス）、ディラン（ドリュー・バリモア）、アレックス（ルーシー・リュー）の三人娘“チャーリーズ・エンジェル”に指令が出た。誘拐されたノックス・テクノロジー社の創立者、エリック・ノックス（サム・ロックウェル）と、完成間近だった音声識別ソフトを奪回せよというものだ。ボスレー（ビル・マーレー）と三人のエンジェルは、ノックスのライバルであるロジャー・コーウィン（ティム・カリー）に調査の的を絞り、接近。抜群のチームワークで、見事任務を遂行するのだった。