Princess Principal se desarrolla en un Londres alternativo del siglo XIX, donde el descubrimiento del Cavorite ha acelerado la tecnología militar y ha empujado al Reino y a la Mancomunidad de Albión a un conflicto silencioso e implacable. Una inmensa muralla divide la ciudad en dos, y el espionaje se convierte en el arma decisiva de una guerra librada mediante identidades falsas, reuniones secretas, traiciones cuidadosamente escenificadas e información intercambiada en las sombras. Tras el refinado ambiente de la escuela Queen's Mayfaire, cinco chicas se hacen pasar por alumnas mientras trabajan como agentes encubiertas para la Mancomunidad, moviéndose por la ciudad con el riesgo constante de que un solo error lo exponga todo.
Dorothy, una conductora experimentada y de fuerte personalidad, lidera un equipo cuyos miembros aportan cada uno una habilidad especializada sobre el terreno: Ange le Carré, una mentirosa imperturbable y una tiradora experta; Chise Toudou, una diestra samurái; y Beatrice, especialista en imitar voces. Junto a ellas está Princess, cuya posición en el centro de la capital dividida de Albión vincula las misiones clandestinas del grupo con la lucha más amplia entre los dos lados del muro. Sus encargos las llevan por un mundo sombrío de conspiraciones, misterio, infiltraciones, disfraces y persecuciones en coche, donde cada operación puede alterar el equilibrio de poder y su único objetivo claro es completar la misión y desaparecer antes de que el enemigo lo advierta.