La liceale Kim Possible, che vive nell'immaginaria città di Middleton, oltre agli impegni scolastici, gli allenamenti delle cheerleader e i problemi dall'adolescenza, si trova, ogni giorno, ad affrontare imperterriti nemici che architettano piani per conquistare il mondo. Ad assistere la ragazza nelle sue avventure sono il suo migliore amico, Ron Stoppable, ragazzo goffo e maldestro dall'innata positività sempre accompagnato dalla sua talpa senza pelo, Rufus, ed il geniale hacker Wade Load, che vive dietro un computer e non è mai uscito dalla sua stanza. Di episodio in episodio Kim affronta numerosi pittoreschi antagonisti tra i quali sono ricorrenti lo scienziato pazzo Dottor Drakken e la sua temibile assistente Shego, il golfista folle Duff Killigan, i miliardari Señor Senior, dediti al male per hobby, il Professor Dementor e Lord Monkey Fist, nobile inglese ossessionato dal Tai-Sheng-Pek-Quar.