K.C. Agente especial sigue las historias de una estudiante de secundaria que es un genio de las matemáticas y que se ve reclutada por sus padres espías. Esta más tarde después que descubre que en realidad son espías encubiertos. Cada episodio que pasa se centra en las distintas cosas que le pasan a la familia: desde lidiar y solucionar los problemas familiares cotidianos, hasta desempeñar las distintas misiones que tinene por delante para así salvar a su país, o incluso al mundo.
La familia tiene que lidiar con una organizacion criminal recurrente llamada Otro Lado, que harán que tenga que vivir cientos de aventuras para así salvar al mundo. Mientras que se presenta otra organización distinta a la primera, es decir, una organización en contra de Otro Lado y que tienen planes de destruir al gobierno de los Estados Unidos para así poder cambiar el mundo y moldearlo a su manera.
