Princess Principal to anime osadzone w alternatywnej rzeczywistości na początku XX wieku, gdzie odkrycie substancji zwanej Cavorite prowadzi do konfliktu. Londyn jest teraz podzielony murami, a Królestwo i Wspólnota Albionu prowadzą cichą wojnę, w której szpiegostwo jest jedyną bronią, która może destabilizować przeciwnika. Grupa dziewcząt z prestiżowej szkoły Queen’s Mayfaire pracuje jako tajne agentki dla Wspólnoty. Grupę dowodzi Dorothy, doświadczona kierowca o wyrazistej osobowości, z Ange le Carré, zimnokrwistą kłamczuchą i wyborną strzelczynią, Chise, utalentowaną samurajką, i Beatrice, specjalistką od naśladowania głosów. Dziewczęta wykorzystują swoje unikalne umiejętności, aby przetrwać w ciemnym świecie pełnym konspiracji, tajemnic i infiltracji. Ich jedyny cel to zrealizowanie misji.