Quatre adolescentes de Manhattan-Galleria (Raven-Symoné), Chanel (Adrienne Bailon), Aqua (Kiely Williams) et Dorinda (Sabrina Bryan)-se produisent lors d’une fête d’anniversaire d’enfants sous le nom de The Cheetah Girls. Après la représentation, Chanel se précipite chez elle pour raconter le spectacle à sa mère, mais celle-ci est préoccupée par la préparation d’un rendez-vous avec son nouveau petit ami parisien pour y prêter attention. Galleria rentre chez elle et retrouve ses parents, qui la réprimandent parce qu’elle ne prend pas les messages téléphoniques de sa mère ou ne promène pas leur chien bichon frisé, Toto. Pendant ce temps, Dorinda s’occupe de son travail, en faisant des travaux d’entretien dans un centre communautaire.
Les filles espèrent devenir les premières étudiantes de première année à gagner le concours de talents dans l’histoire de leur école. Après une audition réussie pour le concours de talents, un célèbre ancien élève de l’école, Jackal Johnson, exprime son intérêt pour signer les Cheetah Girls sur son label de disques. Galleria se présente comme la fondatrice et la compositrice des Cheetah Girls, ce qui n’est pas apprécié par les autres membres du groupe. Alors que la mère de Galleria, Dorothea, hésite au départ à laisser The Cheetah Girls poursuivre l’opportunité avec Jackal, elle finit par autoriser les filles à avoir une réunion après avoir été encouragée par le père de Galleria.
La réunion est un succès, et malgré quelques inquiétudes persistantes de Galleria, les filles commencent à se préparer à enregistrer leur première chanson. Sans demander l’avis des autres membres du groupe, Galleria suggère que les Cheetah Girls ne devraient pas prendre le temps de participer au concours de talents en raison de leur contrat de disque, et reproche à Dorinda de porter sans cesse les mêmes vêtements ternes. Aqua encourage Chanel, la plus vieille amie de Galleria, à parler à Galleria de son comportement. Pendant ce temps, Dorinda a l’occasion de passer une audition de danse au centre où elle est employée. On lui propose un rôle payant grâce à son travail, mais accepter ce rôle l’obligerait à quitter les Cheetah Girls.
Plus tard, Chanel est angoissée après avoir entendu un message vocal suggérant que sa mère avait l’intention de vendre leur appartement de New York pour déménager à Paris avec son petit ami. Se sentant délaissée, Chanel profite de la carte de crédit de sa mère pour faire du shopping sur Madison Avenue. Dans un geste de bonté, Chanel achète une veste en guépard pour Dorinda qui lui révèle ses problèmes financiers : Elle est une enfant pauvre placée en famille d’accueil qui vit dans un foyer de 10 enfants avec une mère dont le mari est concierge de l’immeuble. Chanel assure à Dorinda qu’elles resteront amies et qu’elle sera toujours une Cheetah Girl.
Lors de la réunion suivante entre les Cheetah Girls et Jackal Johnson, ce dernier révèle qu’une équipe marketing a développé une nouvelle image pour le groupe qui les obligera à porter des masques et à faire du lip sync. Galleria est dévastée par cette nouvelle et déclare que le groupe doit refuser l’offre, mais les autres filles restent sur place en raison de leur frustration face à l’attitude de Galleria. Galleria part en ayant l’impression que les autres Cheetah Girls ont accepté le marché. Chanel arrive à la maison où sa mère lui révèle que sa carte de crédit a été refusée à cause de la frénésie de shopping de Chanel. Chanel s’effondre après avoir pensé à quel point elle est reconnaissante envers sa mère étant donné le statut actuel de Dorinda en tant qu’enfant adoptif, et la mère de Chanel accepte de consacrer plus de temps à sa fille.
Plus tard, le chien de Galleria, Toto, tombe dans un obstacle dans les rues de Manhattan. Cela attire beaucoup d’attention, y compris un reportage en direct, ce qui alerte les quatre membres des Cheetah Girls sur ce qui se passe et les amène à venir au secours de Toto. Leurs chants aident à calmer Toto et lui permettent de s’éloigner de l’obstacle en toute sécurité. Cet acte de solidarité permet aux filles de renouer leur amitié et elles chantent une nouvelle chanson au journal télévisé pour que tout New York la voie. Jackal Johnson appelle, exprimant son regret d’avoir essayé de changer les Cheetah Girls, mais les filles refusent une offre avec lui. Les Cheetah Girls finissent par gagner le concours de talents, et les filles renouvellent leur engagement à réaliser leurs rêves et à maintenir leur amitié.