Na Barbielândia - o mundo mágico das Barbies - todas as versões da boneca vivem em completa harmonia e suas únicas preocupações são encontrar as melhores roupas para passear com as amigas e curtir intermináveis festas. Porém, a Barbie Estereotipada (Margot Robbie) começa a perceber que talvez sua vida não seja tão perfeita assim, questionando-se sobre o sentido de sua existência e alarmando suas companheiras. Logo, sua vida no mundo cor-de-rosa começa a mudar e, eventualmente, ela vai parar no mundo real.
Forçada a viver ali, Barbie precisa lutar com as dificuldades de não ser mais apenas uma boneca. Pelo menos, a moça está acompanhada de seu fiel e amado Ken (Ryan Gosling), que, ao contrário dela, parece cada vez mais fascinado pela vida no novo mundo.