В центре сюжета разворачивается история двух подростков, Эдриана и Маринетт, которые ведут двойную жизнь, скрываясь за масками супергероев Леди Баг и Супер-кота. Их повседневное существование наполнено обычными школьными заботами и переживаниями, однако при малейшей опасности, нависающей над Парижем, они мгновенно преображаются в бесстрашных защитников города. Главная угроза исходит от таинственного злодея по имени Бражник, который с помощью своих акум – темных бабочек, способных проникать в сердца людей, охваченных негативными эмоциями, – создает армию суперзлодеев. Каждая такая бабочка, попадая на какой-либо предмет, связанный с сильными переживаниями жертвы, превращает обычного человека в могущественного монстра, подчиненного воле Бражника. Задача героев – обезвредить этих злодеев, захватить акуму и очистить ее с помощью своих магических атрибутов, возвращая жертве нормальное состояние и предотвращая хаос в городе.
При этом сами герои остаются в полном неведении относительно истинных личностей друг друга, что создает напряженный и трогательный подтекст их взаимоотношений. Маринетт, скромная и мечтательная девушка, тайно влюблена в Эдриана, даже не подозревая, что именно он скрывается под обликом ее напарника Супер-кота – дерзкого и харизматичного героя, с которым ей приходится работать бок о бок. В свою очередь, Эдриан, чье сердце принадлежит отважной и находчивой Леди Баг, не догадывается, что за маской его партнерши скрывается та самая неуклюжая, но добрая одноклассница, которая постоянно попадает в забавные ситуации. Эта двойная ирония судьбы не только становится источником многочисленных неловких моментов и комичных недоразумений в их повседневной жизни, но и добавляет глубины их героическим подвигам, поскольку каждый из них, рискуя собой, защищает не только город, но и объект своей тайной любви, даже не осознавая этого. По мере развития сюжента их чувства и преданность друг другу проходят через множество испытаний, а угрозы со стороны Бражника становятся все более изощренными, вынуждая героев не только совершенствовать свои способности, но и задумываться о том, что может случиться, если их тайны будут раскрыты.