Miss Secret Agent 2: Armed and Fabulous tar vid kort efter det att FBI-agenten Gracie Hart (Sandra Bullock) framgångsrikt lyckats avvärja ett terroristhot mot USA:s största skönhetstävling. Men på sistone har det inte gått så bra för Gracie. Hon har en bruten relation bakom sig och den nyvunna berömmelsen gör det svårt för henne att utföra de hemliga uppdrag, som hon älskar. Motvilligt går hon med på att - stylad och i ny frisyr - i olika medier tjänstgöra som FBI:s ansikte utåt. Efter att först hatvekat inför det jobbet, börjar Gracie snart uppskatta omgivningens uppmärksamhet och det dröjer inte länge förrän hon går in i sin nya roll lite för mycket. Men när Gracies bästa väninna, Cheryl Frazier (Heather Burns), som vann skönhetstävlingen och konferencieren Stan Fields (WilliamShatner) kidnappas i Las Vegas, väcks Gracies brottsbekämpande instinkter på nytt.