1925年，进步少女钟离在振兴民族的爱国热情激励下，报名参加了国共第一次合作期间的特训班，和罗逸菲、谭睿玲两个女孩分到一个小组，在残酷的训练和执行任务过程中结下深厚的友谊。毕业前夕，因为一个外派名额，罗逸非和钟离反目成仇；柔弱的谭睿玲则被特训班最高指挥高义山利用。随后，三个女孩又先后进入了高义山主持的特别行动队，为北伐战争作出重大贡献。没想到国民党很快却背离自己的初衷，开始清除异己，钟离对行动队的正义产生了怀疑。上司何芸的为保护钟离牺牲， 钟离大受震撼和教育，在最艰苦的环境下，孤军战斗，保护了一大批进步人士，并且多次挽救罗逸菲和谭睿玲，揭穿高义山的反动面目，帮助她们找到正确的人生方向。在此过程中，钟离蜕化成长为一名坚定的有信念的热血进步青年。《X女特工》讲述了身手矫健、怀揣正义梦想的率真少女钟离与谭睿玲、罗逸菲同被选为特工训练营一员，共同经历了残酷的国际化特工训练，与其他学员在特训战场上斗计斗智斗勇，结下深厚的姐妹情谊，成长为冷静顽强、干练美艳的精英女特工……在一次行动中，钟离与上司精英特工贺俊峰意外相遇，性格迥异的两人却宿命般地迸发出爱情的火花：他们是欢喜冤家，平日生活毫无来由的对掐；他们也是生死伴侣，关键时刻不问原因的互助，出生入死的完成一次次任务，然而……惊心动魄的打斗、令人窒息的背叛、命运般的爱情故事以及时尚炫丽的电影感画面……一切即将上演。