В центре сюжета разворачивается история двух подростков, которые ведут двойную жизнь, скрывая свои истинные личности даже друг от друга. Эдриан и Маринетт выглядят как самые обычные старшеклассники, посещающие школу в Париже, но при возникновении малейшей опасности для города они мгновенно превращаются в могущественных супергероев – Леди Баг и Супер-кота. Их главная миссия заключается в борьбе с таинственными акумами – тёмными бабочками, которые под влиянием злого гения по имени Бражник превращают обычных людей, переживающих негативные эмоции, в могущественных суперзлодеев. Каждая такая трансформация грозит городу серьёзными разрушениями и хаосом, что заставляет героев постоянно быть настороже и оперативно реагировать на любые проявления угрозы.
Особую драматичность и напряжённость сюжету придаёт тот факт, что, работая в паре и доверяя друг другу в битвах с общими врагами, герои остаются в полном неведении относительно своих настоящих личностей. Маринетт, являясь талантливой и несколько неуклюжей девушкой, питает нежные чувства к Эдриану, даже не подозревая, что объект её воздыханий – это её напарник Супер-кот, с которым она сражается плечом к плечу. В то же время сам Эдриан, воспитанный в строгости и испытывающий недостаток простых человеческих радостей, видит в Леди Баг свой идеал и тайно влюблён в неё, совершенно не догадываясь, что под маской отважной superheroine скрывается его одноклассница, которая постоянно находится рядом с ним в повседневной жизни. Эта двойная неразделённая любовь создаёт множество трогательных и комичных ситуаций, постоянно проверяя на прочность их способность сохранять свои секреты, одновременно защищая город от всё более изощрённых атак злодеев, каждый из которых обладает уникальными способностями и представляет особую опасность для жителей Парижа.