L'histoire en quelques lignes...
Le film se déroule en grande partie à Barbie Land, un monde en apparence parfait où les Barbies occupent tous les postes importants (présidente, médecins, avocates, etc.) et sont convaincues d'avoir libéré les femmes dans le monde réel. Les Kens, quant à eux, n'ont d'existence qu'en fonction des Barbies et passent leur temps à la plage.
Le quotidien idyllique de Barbie stéréotypée (jouée par Margot Robbie) est soudainement perturbé par une crise existentielle : elle est assaillie par des pensées de mort, ses pieds parfaits deviennent plats et de la cellulite apparaît sur ses cuisses. Sur les conseils de "Barbie Bizarre", une poupée marginale et défigurée, elle doit se rendre dans le monde réel pour trouver l'enfant avec qui elle joue et résoudre le problème.
Contre son gré, Ken (joué par Ryan Gosling), secrètement amoureux d'elle, l'accompagne. En arrivant dans le monde réel, ils découvrent une réalité bien différente de leurs attentes. Barbie est confrontée au sexisme et à la complexité du monde humain, tandis que Ken découvre le concept de patriarcat, qui le séduit et lui donne un sentiment de pouvoir qu'il n'avait jamais connu à Barbie Land.
Après avoir retrouvé l'humaine Gloria (America Ferrera) et sa fille Sasha (Ariana Greenblatt), Barbie comprend que ses problèmes découlent des pensées négatives de Gloria. Pendant ce temps, Ken retourne à Barbie Land et y instaure un patriarcat grotesque et kitsch, incitant les autres Kens à prendre le contrôle et à reléguer les Barbies à des rôles subalternes.
Pour sauver Barbie Land, les Barbies, avec l'aide de Gloria et Sasha, doivent déprogrammer les Kens et leur faire reprendre conscience de leur ancien monde.