La terza e ultima stagione della serie televisiva K.C. Agente Segreto (K.C. Undercover), composta da 24 episodi, è stata trasmessa per la prima volta dal 7 Luglio 2017 al 2 Febbraio 2018. Disponibile in Italia dal 1 Settembre 2017.
K.C. e la sua famiglia di spie, insieme a Marisa, la sua miglior amica sono in fuga dal nemico Zane e dal suo gruppo di uomini e da Sheena, un’agente nemica aggressiva e bizzarra.
K. C, Ernie e Marisa sono ancora in fuga da Zane e dalla nuova nemica Shane nel cuore della giungla brasiliana.
Zane sabota il viaggio in elicottero dei Cooper, quindi tocca a K.C. far atterrare l’elicottero in maniera sicura per salvare se stessa e la sua famiglia.
K.C. è sorpresa dai risultati del suo punteggio ai test di ammissione e si convince che qualcuno abbia manomesso il suo test. Nel frattempo, Marisa esprime le fa sapere di essere pronta a diventare una spia.
K.C. cerca in tutti i modi di fare ammenda con Marisa dopo che hanno litigato; Marisa le chiede una raccomandazione per entrare a far parte dell'Organizzazione.
Marisa perde alcune informazioni classificate, tra cui quelle concernenti l’incarico sotto copertura di K.C. come operaio edile. Nel frattempo, Judy con Diane litigano sull’esistenza della fatina dei denti, rischiando di smascherare travestimento del robot.
K.C. riceve l’incarico di rintracciare un pericoloso dispositivo che può cambiare le condizioni atmosferiche nella stessa notte in cui c’è il ballo scolastico.
K.C. mente all'Organizzazione in merito alla perdita del dispositivo meteorologico e viene inviata in una nuova missione con Craig per recuperare la fonte di energia della macchina.
K.C. vuole a tutti i costi rivelare l'identità segreta di Brady ma il suo piani per smascherarlo non vanno come aveva previsto.
Quando K.C. dice alla sua famiglia e all'organizzazione che Brady è una spia nemica per conto di The Alternate, i Cooper lavorano segretamente con Marisa per preparare un nuovo piano per catturarlo.
Ernie e Marisa si uniscono per aiutare K.C. a fermare Brady e The Alternate che stanno per lanciare lo Storm Maker, il dispositivo in grado di cambiare il clima.
Quando Judy si blocca e inizia a dire che la sua memoria è quasi piena, Craig si rende conto che è ora di un aggiornamento, i Cooper prima di cancellare i suoi ricordi e riportarla all'Organizzazione rivivono i bei momenti passati insieme.
K.C. si rende conto che le manca Darien e va a dirglielo, ma lui le rivela di avere una nuova ragazza così K.C. mente dicendogli di essersi fidanzata. I due decidono di organizzare un doppio appuntamento.
L'agente Johnson invia K.C. in Svizzera in modo che possa partecipare a una conferenza internazionale per giovani agenti di spionaggio. Nel frattempo, Johnson ha incaricato Ernie di addestrare un trio di giovani agenti.
I Cooper si preparano alla visita di Earl, il padre di Craig, che porta con sé la sua nuova ragazza, Betty. K.C. crede che Betty sia in realtà Margaret Turner, una donna che ha rubato documenti importanti all'Organizzazione nel 1977.
K.C. è stanco di essere solo un’amica per Darién e vuole diventare la sua ragazza o almeno vuole provarci uscendo di nuovo con il ragazzo.
K.C. è incaricata di proteggere un diplomatico straniero durante una cerimonia universitaria e deve andare sotto copertura e assicurarsi una posizione chiave accanto al diplomatico.
K.C dice a Byron di essere Cassandra la cugina di K.C. e che loro sono sempre state identiche. Byron non le crede e propone di andare a cena tutti insieme. K.C. allora fa uscire Bernice dalla prigione per recitare la parte della cugina.
La squadra mette in piedi una strategia per trovare Bernice. Ernie scopre che Berenice ha rubato qualcosa dai negozi di alimentari di tutta l'area D.C.
I Cooper rintracciano alcuni agenti che stanno distribuendo armi alle agenzie nemiche, solo per scoprire che si tratta dei genitori di Amy, la compagna di classe K.C..
K.C. continua ad avvicinarsi ad Amy e decide di mettere delle cimici nella casa dei Bishop per ottenere nuove informazioni sull’elenco delle armi che saranno vendute.
K.C. decide di salvare Ernie perché è colpa sua se il barbecue è fallito. Più tardi scoprono che i Bishop hanno messo delle microspie e qualcuno chiamato "La Maschera" vuole che le armi siano vendute.
K.C. e Marisa portano Amy in viaggio a New York per evitare che l’amica sia a casa e veda i suoi "genitori" arrestati dall'Organizzazione.
K.C. deve prendere una decisione importante per la sua vita, essere una spia a tempo pieno e o vivere una vita normale al college.