À La Nouvelle-Orléans en 2005, Morton Schmidt et Greg Jenko sont élèves dans le même lycée. Ils ne fréquentent pas les mêmes groupes de personnes. Morton est l'archétype de l'adolescent peu populaire qui manque de confiance en lui, alors que Greg est un élève populaire mais qui n'obtient pas de bons résultats scolaires.
Sept ans plus tard, ils entrent dans une école de police. Morton est fort dans les tests intellectuels, Greg est bon dans les tests physiques. Ils deviennent amis et chacun entraine l'autre dans la matière qu'il maitrise. Cette démarche leur permet d'obtenir leur diplôme.
Ils sont affectés comme agent à vélo dans un parc. Ils repèrent des motards qui dealent, et tentent de les arrêter mais échouent. Constatant leur médiocre résultat et au vus de leur apparence juvénile, leur chef les mute dans un programme d'infiltration d'établissements scolaires pour prévenir la délinquance des mineurs et le trafic de stupéfiants. La brigade est située au 21 Jump Street, dans une ancienne église.
Un adolescent meurt à la suite de la consommation d'une nouvelle drogue. Morton et Greg sont chargés d'identifier les dealers et les fournisseurs. Ils arrivent dans le lycée comme nouveaux élèves, ils sont frères selon leur couverture. Ils identifient rapidement les dealers, mais peinent à connaitre les fournisseurs. À l'aide d'autres élèves, Greg arrive à mettre le téléphone de Eric le principal dealer sur écoute. Morton devient ami avec Eric, et devient dealer.
Ils sont contactés par Eric, qui leur propose de le protéger lors d'un échange à venir avec le fournisseur. Eric leur fournit chacun un pistolet. L'échange se passe bien, jusqu'à ce qu'une autre bande de dealers arrive. Ces dealers connaissent Morton et Greg, puisque ce sont les motards du parc. Les policiers infiltrés sont reconnus, et un échange de tirs s'ensuit, suivi d'une course poursuite en voiture. Tous les membres de la bande de motards sont mis hors d'état de nuire, Eric et le trafiquant sont arrêtés.