《无名天使3D》讲述了一次恐怖分子炸弹勒索案中，保安科总督察宋乐琦（郭羡妮饰）在执行围捕行动时，因汽车经纪李坚强（谭耀文饰）误闯战线，导致部分歹徒逃脱，反恐部队损失惨重。为弥补人手不足，宋乐琦抽调中环警署探员姚丽花（佘诗曼饰）和唐宝儿（杨思琦饰）加入保安科。李坚强因姚丽花接连遭遇解雇、女友抛弃等打击，认定她是自己的克星。与此同时，恐怖分子以连环炸弹袭击威胁警方释放头领。宋乐琦决定以头领为诱饵，经过激战，终将恐怖分子一网打尽。事件结束后，姚丽花与唐宝儿正式调职保安科，与宋乐琦并肩作战，三人情同姐妹，共同面对未来的挑战。