圣泉学院是一家口碑非常不好的学校，随着一名潜入该学校进行调查的刑警突然死在涩谷街头，更增添了学校的恐怖气氛。这名死亡警察是因为调查在学校兴起的“Enola Gay”网站而遭遇不幸，对此，警方决定一定要将此案水落石出。

一起同母亲在纽约居住的女孩K（松浦亚弥饰）忽然被日本强制遣返到日本，并不幸被带到警事厅，让她执行一项特殊人物。在女孩K被遣返前，他的母亲（齐藤由贵饰）被美国FBI逮捕，搜查官吉良和俊（竹内力饰）告诉K，只要他成为太妹刑警就可以减少她母亲的刑期，为了母亲，少女K决定做一名潜入圣泉学院“少女刑警”——麻宫早纪，对Enola Gay”网站事件展开调查。

圣泉学院的秋山铃响秋山铃香（石川梨华饰）是一个专门欺负弱小的大姐头，为了讨好自己的大姐头，她的小妹开始欺负今野多英（冈田唯饰），幸亏早纪及时出手，才免去了多英的麻烦，就这样今野多英成了早纪在圣泉学院的第一个朋友。后来多英告诉早纪在学院里还有一个经常受秋山他们欺负的学生，这就是神田琴美（三好绘里香饰），并且琴美还在一年前以自杀的方式想要摆脱他们的纠缠，随着早纪的深入调查，一个神秘的年轻人骑村时郎（圭冢俊介饰）逐渐引起了她的注意，这时她发现了秋山的背后隐藏着一个更大的秘密。

影片《太妹刑事》的导演、编剧深作健太曾执导过影片《大逃杀2》，为了表现观众最大的关注——遥遥，他为此付出了很大的心血，不但邀请了摇摇比赛的冠军为松浦亚弥和石川梨华恶补摇摇功夫，还在剧情上进行了精心的设计，导演深作健太要把《太妹刑事》做成像《大逃杀2》那样受到观众关注与认可的影片。同时为了让松浦亚弥摆脱自己以往超可爱的形象，导演不停的对他打气，为她进行详细的人物分析，这为松浦亚弥饰演这个阴沉、冷傲、整天打架满口粗话的角色起到了非常重要的推动作用，同时日本偶像歌手，早安少女组”人气组合石川梨华饰演的反面角色同样得到了很多人的期待，这个反人物也拥有着娴熟的摇摇球技，石川梨华表示，拍摄此片之后，她的摇摇球技进步很快，而且她对这项运动产生了更大的兴趣，我们也期待这部优秀的作品能取得更好的票房，更多观众的认同和更大的成功。