La notizia che Penkosky, un notissimo biologo, transfuga russo, depositario di terribili segreti che potrebbero distruggere il mondo si trovi a Roma, mette in allarme i superservizi segreti americani, russi e gialli. Dagli USA vengono inviati tre agenti, travestiti da donna: Petula, Dorothy e Glenda, che scendono all'Hotel Hilton di Roma, ove devono prendere contatto con l'agente Fergusson. I tre sono sicuri di passare inosservati, grazie al loro travestimento. Viceversa, proprio questa circostanza complica i loro rapporti con le tre spie russe, tre belle ragazze: Irina, Sonia e Tatiana, le quali sono accompagnate e dirette da Romanof. Ben presto tanto Fergusson quanto Romanof vengono messi in disparte dalla relazione amorosa che si stabilisce tra i tre americani e le tre russe...