En el año 2033, tras una década de sequía mundial a raíz del impacto de un cometa en la Tierra, la poca agua que queda está controlada por Kesslee (Malcolm McDowell) y su corporación Water & Power (W&P), que somete a la población monopolizando el suministro de agua. Rebecca Buck - "Tank Girl" (Lori Petty)- es miembro de una comuna en el interior de Australia que explota el último pozo de agua no controlado por la corporación. En un ataque a la comuna, las tropas de W&P matan al novio de Tank Girl, Richard (Brian Wimmer), y capturan a Tank Girl y a su joven amiga Sam (Stacy Linn Ramsower). En lugar de matarla, Kesslee esclaviza y tortura a la desafiante Tank Girl. Jet Girl (Naomi Watts), una talentosa pero introvertida mecánica de aviones que ha renunciado a intentar escapar de W&P, insta a Tank Girl a que dé menos problemas a sus captores, aunque Tank Girl se niega. Entre otras formas de tortura, el personal de W&P la empuja dentro de una larga tubería para inducirle claustrofobia.

Los misteriosos Rippers masacran a los guardias del complejo de W&P y luego escapan. Kesslee utiliza a Tank Girl para atraer a los Rippers, pero éstos le hieren gravemente. Tank Girl y Jet Girl escapan durante el ataque. Jet Girl roba un avión de combate de W&P y Tank Girl roba un tanque, que modifica en gran medida. Las chicas se enteran por la excéntrica Sub Girl (Ann Cusack) de que Sam trabaja en un club sexual llamado Liquid Silver. Se infiltran en el club, rescatan a Sam de un pedófilo, Rat Face (Iggy Pop), y luego humillan a la dueña del club, "The Madame" (Ann Magnuson), haciéndola cantar "Let's Do It" de Cole Porter a punta de pistola. Las tropas de W&P interrumpen la actuación y recapturan a Sam. Tank Girl y Jet Girl recorren el desierto y encuentran el escondite de los Rippers. Se enteran de que los Rippers son supersoldados creados con ADN humano y de canguro por un hombre llamado Johnny Prophet. Tank Girl se hace amiga de un destripador llamado Booga (Jeff Kober), mientras que un destripador llamado Donner (Scott Coffey) muestra un interés romántico por Jet Girl. A pesar de las objeciones del destripador T-Saint (Ice-T), que sospecha de las chicas, el líder de los destripadores, Deetee (Reg E. Cathey), envía a la pareja a capturar un cargamento de armas. Las chicas traen las cajas de armas, aunque la mayoría están vacías. Tras encontrar a Johnny Prophet muerto en uno de los contenedores, las chicas y los Rippers se dan cuenta de que W&P les ha engañado.

Las chicas y los Rippers se cuelan en W&P, donde son emboscados. Kesslee, cuyo cuerpo había sido reconstruido por el cirujano cibernético Che'tsai (James Hong), revela que Tank Girl ha sido intervenida sin saberlo. Deetee se sacrifica dañando el generador, y en la oscuridad los Rippers cambian el rumbo de la batalla. Jet Girl mata al sargento Small (Don Harvey), que anteriormente la había acosado sexualmente. Kesslee revela que Sam está en la tubería, con su vida en peligro por la subida del agua. Tank Girl mata a Kesslee y luego saca a Sam de la tubería. La película termina con una secuencia animada que muestra cómo el agua empieza a fluir libremente. Tank Girl desciende por los rápidos, arrastrando a Booga detrás en los esquís acuáticos, y luego los lleva por una cascada, gritando de alegría.