《绝色神偷》讲述了神偷洛子扬（张智霖）的故事。他英俊潇洒，却一年只接一次任务，而且每次都能满载金箔而归。一次行动中，他偶遇带着姐妹一同盗宝的女神偷阿Cat（舒淇饰），两人一见钟情，随后发展成为情侣。然而相处一段时间后，彼此渐渐难以沟通，这段感情最终以分手告终。
三年后，阿Cat进入一家高科技公司工作，心里却始终无法忘记与子扬的恋情。一次与好友八爪（林熙蕾饰）聚会时，她意外收到俄罗斯人送来的一段求救影像，这才得知子扬曾答应俄罗斯黑手党，盗取美国Megasoft最新研发的“电脑病毒全能解除系统”（简称K.T.V.）。这套软件被严密存放在阿Cat所在公司的保险库中，库内机关重重。子扬行动失败后遭到绑架，俄方威胁阿Cat必须在七天内盗出K.T.V.换回子扬，否则便要将他杀死。
不忍心看着旧情人遇害的阿Cat决定重出江湖，并让八爪召集神偷七姐妹中的另外五人马骝、蜘蛛、白鸽、金鱼和孔雀，共同营救子扬。就在众人即将顺利完成任务之际，她们却发现整件事背后另有隐情……
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