Barbie Gizemleri: Büyük At Takibi, Barbie "Brooklyn" Roberts ve Barbie "Malibu" Roberts'ın hayatlarının yeni macera dolu tatiline çıkışlarını konu alıyor: Ken'in teyzesi ve Tornado ve Pepper adlı değerli atların sahibi olan Lady Carson'ı ziyaret etmek için İngiliz kırsalına yaptıkları bir yolculuk. Barbie ve Barbie manzarayı seyredemeden, planları ödüllü atlama atlarının ve milyonlarca dolar değerindeki elmas işlemeli bir eyerin küstahça çalınmasıyla hemen rayından çıkar. Aniden herkes şüpheli olur. İsimlerini temize çıkarmak ve sevgili atlarını kurtarmak için Barbie ve Barbie Avrupa'da bir yolculuğa çıkar, çalınanları geri almak ve günü kurtarmak için ipuçlarını ve şüphelileri kovalar.