在东京城的一个阳光明媚的早晨，化学家X博士和他的助手兼儿子肯发现了一种神秘的新物质，被命名为Z。这种物质散发出奇异的白光和黑光，笼罩了整个城市神秘的白光投射到了初中一年级的三位女孩身上，分别是赤堤ももこ、豪徳寺みやこ和松原かおる。惊讶之余，这些女孩发现自己拥有了超乎寻常的力量，于是，三位飞天小女警应运而生。与此同时，黑光射中了东京动物园的猴山，一只聪明机敏的猴子被赋予了异常的力量，成为了飞天小女警们的宿敌。飞天小女警们意识到他们肩负着守护这个城市的责任。她们决心利用新获得的力量保护这座充满生机和活力的城市免受危险的威胁。