Mulheres de Azul acompanha quatro mulheres que foram recrutadas para integrar a primeira unidade policial feminina do México, mas elas acabam descobrindo que o programa se trata de um esquema publicitário. Na série inspirada em histórias reais, quatro mulheres de origens e personalidades completamente distintas entram para o primeiro esquadrão feminino da polícia mexicana, em 1971. María (Bárbara Mori), Gabina (Amorita Rasgado), Ángeles (Ximena Sariñana) e Valentina (Natalia Téllez) logo descobrem que a força policial que ingressaram não passa de uma manobra publicitária que funciona como cortina de fumaça para distrair a imprensa de um caso inconclusivo de um serial killer que vem assassinando mulheres. O grupo, então, decide se unir para desmascarar o assassino e levá-lo à justiça.