Parallèlement au monde réel, il existe Barbieland, un monde parfait où les poupées Barbie vivent joyeusement, persuadées d'avoir rendu les filles humaines heureuses. Mais un jour, une Barbie commence à se poser des questions et à devenir humaine. Sur les conseils d'une Barbie bizarre, elle part pour le monde réel afin de retrouver la fille à laquelle elle appartenait afin de pouvoir retrouver sa perfection. Dans sa quête, elle est accompagnée par un Ken fou amoureux d'elle qui va également trouver un sens à sa vie dans le monde réel.