安东市公安局因女性犯罪频发，决定成立女子特案组，由女探长陆捷领导，成员包括退役女特警赵欣瑜、刚毕业的周菲菲以及电脑高手罗浩。四人性格迥异，开始时配合不顺。陆捷丈夫孙刚在一次行动中牺牲，她誓言为孙刚报仇。
在处理案件中，陆捷情绪失控，屡次出错，刑警队长郭笑冬阻止她介入“122专案”，陆捷感到郁闷。女子特案组接手的首案是一起利用不雅照片勒索主持人的案件。通过周菲菲的调查，他们发现勒索者与“122案”线索有关，于是陆捷以借口插手凯乐门的调查。
周菲菲发现了勒索案的女主角晶晶，通过进一步调查，他们揭露了一个利用勒索事件获取巨额赃款的电脑黑客，并发现这个黑客与孙刚案的嫌疑人相似。一系列案件线索逐渐交织。
孙刚的哥哥孙铁为复仇来到凯乐门当保安卧底，老板陈金瀚试图拉拢郭笑冬，陆捷误会后监控他，两人冲突不断。孙铁找到“122案”的线人起子，但起子被刺杀，作案手法与孙刚案一致，现场发现陈金瀚指纹。陈金瀚为避免危险，决定出清毒品库存。在交货现场，郭笑冬带领队伍突袭，与陈金瀚爆发冲突，陈金瀚死亡，陆捷受伤。警方确认“122案”结案。
在生死之战后，郭笑冬和陆捷的误会得到化解。郭笑冬故意被陈金瀚拉拢，使他放松警惕，导致陈金瀚被绳之以法。陆捷继续追查，发现杀手并非陈金瀚。经过时间的磨合，女子特案组成员变得更加成熟。
凯乐门被风华娱乐城老板王兰高收购，孙铁继续卧底，发现王兰高也涉及毒品生意。陆捷警告陆静，但陆静因爱情冲昏头脑，未听从姐姐的劝告。罗浩对周菲菲产生好感，但周菲菲对郭笑冬情有独钟。陆捷介绍乔曼尼给罗浩，乔曼尼是九鼎集团的总经理助理，对警察充满热情。
孙铁发现疑似杀手，陆捷跟踪后意外揭露地下毒品生产线，但在查抄前已被摧毁。陆捷要求彻查九鼎集团，但郭笑冬指出该集团是本市标杆企业，后台强大，无确凿证据不能动。王兰高损失严重，决定除掉陆捷，绑架了陆捷的孩子苗苗，索要赎金。陆捷找陆静求助，陆静借了钱。
陆捷孤身前往换孩子，陷入敌人的埋伏，身受重伤。郭笑冬及时带队伍解救陆捷。陆捷发现孙刚留下的线索，女子特案组调查九鼎集团、王兰高、乔曼尼，揭露了他们与孙刚案的关联。乔曼尼和王兰高被逮捕，孙铁与恋人举办婚礼。
王兰高突然出现，全身捆满炸弹，劫持了杨怀玉，要求警察释放乔曼尼。孙铁奋不顾身救下杨怀玉，与之缠斗中，杨怀玉为救孙铁中枪身亡，郭笑冬身受重伤。最终，郭笑冬和陆捷走到了一起。
《女子特案组》是由赵子惠、黄小戈、郭昊伦携手演绎的都市警匪剧。该剧的剧情围绕一时频发的女性犯罪案例，故事中安东市公安局决定成立女子特案组，专门处理此类案件。原刑警队女探长陆捷担任组长，又调入退役的女特警赵欣瑜和刚刚警校毕业的时尚女孩周菲菲，以及电脑高手罗浩，这四个人性格反差很大却成为工作拍档，引发了一系列故事。
