Seit dem Tod ihrer Mutter kümmert sich Barkeeperin Jaime Sommers mehr schlecht als recht um ihre jüngere Schwester Becca. Als sie mit ihrem Freund Will Anthros im Auto unterwegs ist, wird sie beinahe getötet. Schwer verletzt bringt Will sie in sein geheimes Labor und rettet ihr mit Hilfe der Bionik das Leben. Sie erhält bionische Prothesen, die sie stärker und schneller machen. Ausgetauscht werden ihr rechter Arm, beide Beine, das rechte Auge und Ohr. Nanotechnische Anthrocyten beschleunigen ihre Heilung. Doch die neue Technologie bringt auch negative Folgen mit sich: bereits kurz nach ihrer Genesung wird Will von Sarah Corvus, der ersten "Bionic Woman", getötet. Jaime Sommers arbeitet von nun an für die geheime Regierungsorganisation "Berkut Group", die die Technologie zur Verfügung stellte. Diese Organisation kümmert sich um Terrorabwehr und experimentiert mit der noch nicht ganz ausgereiften Technologie. Jaime Summers misstraut ihren Auftraggebern und ihrem Chef Jonas Bledsoe, ihr bleibt jedoch keine Wahl als für die Organisation zu arbeiten. Dabei versucht sie ihre Geheimidentität vor ihrer Schwester geheim zu halten. Sarah Corvus, die von der Bionik fast wahnsinnig wurde, sehnt sich währenddessen nach Heilung, kämpft aber mit allen Mitteln gegen die Berkut Group und versucht Jaime als Verbündete zu gewinnen.

Die vier besten Freundinnen Tibby, Carmen, Lena und Bridget besuchen mittlerweile unterschiedliche Colleges, weshalb insbesondere Carmen hofft, dass sie in den nun anstehenden Sommerferien wieder wie in guten alten Zeiten viel unternehmen werden. Allerdings haben alle von ihnen eigene Pläne, die sie auch weiterhin den größten Teil der Ferien trennen werden. Verbunden werden sie nur durch ihre "Wunderjeans", die allen von ihnen passt und die sie den ganzen Sommer über hin- und herschicken...