故事发生 《X女特工之冲破特训营》 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。