一日，致力于研究化学X神秘物质的ユートニウム博士跟助手同时也是他儿子肯发现了一种新物质Z。这种物质发射出一道白光跟一道黑光，在东京城中放出。
这道白光打到了初中一年级生赤堤ももこ、豪徳寺みやこ、松原かおる这3个女孩身上，于是，3个飞天小女警诞生了！！
与此同时，那道黑光打到了东京动物园里。一座猴子山上的猴子变成了飞天小女警们的宿敌。小女警们将怎样保卫这座城市呢？……