故事发生在1925年，进步少女钟离(唐嫣 饰演)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(王迪 饰演) 、谭睿玲 (吕一 饰演)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。进入特别行动组后，因为一个外派名额，罗逸菲和钟离反目成仇;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(张晞临 饰演)主持的特别行动队，为北伐战争作出重大贡献。没想到国民党却很快背离自己的初衷，开始清除异己，钟离对行动队的正义产生了怀疑。
上司何芸(洪京京 饰演)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。
在一次行动中，钟离与上司精英特工贺俊峰(罗晋 饰演)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。
她们，偷天换日，近身搏斗，出生入死，完成一次又一次看似不可能完成的艰巨任务。
X女特工之冲破特训营剧照
她们，面临着最亲近的搭档、上司多重身份的转变;经历失去亲人的巨大悲痛;最终是坚持还是放弃?卧底潜伏谁人知晓?信仰立场如何选择?
12名男女特工学员将演绎惊心动魄的打斗、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……他们将演绎一出饱含成长、励志、信仰、奋斗的青春传奇!
