Une année d’affectations secrètes raconte l’histoire de trois écolières privées qui sont obligées d’écrire des lettres aux garçons d’un lycée public de mauvaise réputation. Tout au long de cette expérience, tous les élèves découvrent les attentes, l’honnêteté et eux-mêmes.
Lydia, Emily et Cassie sont trois filles de dixième année à Ashbury High, un lycée privé de la banlieue de Sydney, en Australie. Dans le cadre d’un devoir de classe d’anglais, ils doivent écrire des lettres aux élèves du lycée voisin de Brookfield, qui a une très mauvaise réputation. En plus de cette mission, dans le cadre de leur amitié de longue date, Lydia attribue périodiquement à Cassie et Emily des missions secrètes (ou «missions secrètes») allant de la pâtisserie au vol à l’étalage. Le projet Pen Pal démarre de manière cahoteuse, chaque fille ne sachant pas trop ce qu’elle doit révéler sur elle-même aux étrangers de Brookfield. Lydia écrit de manière provocante des caprices extravagants à son nouveau correspondant, Seb. Seb ne sait pas où s’arrête la réalité de Lydia et où commence le fantasme, mais se méfie automatiquement d’elle car son père est juge. Le correspondant d’Emily, Charlie, prend sa lettre au pied de la lettre, croyant qu’elle est insipide et superficielle – mais Emily cherche simplement l’approbation de son professeur d’anglais avec sa lettre fade. Cassie raconte à son correspondant Matthew tout sur ses séances de conseil, mais ne révèle pas pourquoi elle suit une thérapie : son père est décédé d’une leucémie l’année précédente, un événement qui a profondément affecté les trois filles. Matthew réécrit des lettres brèves et violentes, indifférent à connaître Cassie.
Au fur et à mesure que les lettres continuent, les correspondants commencent lentement à se faire confiance : Emily se charge d’apprendre à Charlie à sortir avec quelqu’un, Lydia et Seb échangent des « missions secrètes » pour tester l’audace de l’autre, et après de nombreuses correspondances unilatérales, Cassie et Matthew commencent à se lier autour d’un amour mutuel de la musique. Les « missions secrètes » de Lydia de Seb nécessitent de le faire sortir de ses examens en faisant des farces à Brookfield. L’une des farces implique par inadvertance Charlie, qui croit sauver l’école d’une fuite de gaz … seulement pour être humilié en découvrant que Brookfield n’utilise pas de gaz. En conséquence, Charlie est obsédé par la fille qui a fait la farce qui a conduit à son humiliation, qui se trouve être Emily, en mission secrète de Lydia. Mais Emily ne révélera pas la vérité, l’exhortant à laisser tomber. Les trois paires de correspondants décident de se rencontrer : Emily et Charlie iront à un rendez-vous d’entraînement afin qu’il puisse éventuellement gagner la fille de ses rêves, Christina, et au fil du temps, Emily et Charlie commencent à développer de vrais sentiments l’un pour l’autre. Lydia défie Seb dans une mission secrète dans laquelle l’un d’eux doit d’abord reconnaître l’autre dans un lieu public, sur la base non pas d’images ou de descriptions, mais de leurs lettres : Lydia ne sait pas que Seb l’a déjà recherchée en ligne, et est méfiante quand il l’identifie facilement. Cassie et Matthew acceptent de se rencontrer afin qu’elle puisse lui donner des informations sur les droits des enfants qui l’aideront à se sortir d’un problème à l’école, mais il ne se présente jamais. Lydia et Emily apprennent qu’il n’y a personne du nom de Matthew à Brookfield et commencent à s’inquiéter que Cassie devienne folle. Lorsque Cassie rencontre enfin « Matthew », un garçon dont le vrai nom est Paul Wilson, et qui est cruellement raillé et moqué, les filles décident de se venger : lui voler la petite amie de Paul Wilson, Christina. C’est une situation gagnant-gagnant : Charlie est avec la fille qu’il aime et Paul perd ce qu’il aime le plus au monde. Le plan se retourne contre lui quand Emily admet qu’elle aime vraiment Charlie mais avant qu’ils ne puissent aller à un vrai rendez-vous, Charlie se rend compte qu’Emily a fait la farce à Brookfield qui l’a tellement embarrassé. Bien qu’elle s’excuse, il ne peut pas lui pardonner. De même, Lydia ne peut pas pardonner à Seb lorsqu’elle découvre qu’il avait vu sa photo dans un article de magazine sur sa mère célèbre avant qu’ils ne se rencontrent et qu’il ait menti à ce sujet. Cassie, qui admet avoir écrit à Matthew parce qu’il lui a d’abord fait peur, a peur qu’elle traverse la vie effrayée comme son père. Sa peur se combine avec la peur de ne jamais réaliser son rêve d’être chanteuse, ni de faire quoi que ce soit pour rendre son père fier.
La colère de Seb éclate après que Paul raconte avec malveillance ce qu’il a fait à Cassie et il le bat, envoyant Paul chez le principal pour faire expulser Seb. Avant qu’il ne puisse y arriver, les filles interviennent pour que Seb puisse se rendre à un concours d’art auquel il a participé. Ils utilisent l’ego de Paul contre lui, le faisant croire qu’il a un rôle dans un film qui tourne immédiatement. Les filles pensent avoir gagné leur revanche, mais se retrouvent en difficulté lorsqu’un témoin anonyme affirme qu’elles ont vandalisé Brookfield dans une dangereuse rivalité croissante entre les écoles. Les enseignants d’Ashbury veulent lire les papiers privés de Lydia, Emily et Cassie afin de prouver leur implication dans les farces, mais les filles exigent leur droit à la vie privée et leurs parents avocats les soutiennent. Une audience informelle a lieu à l’école au cours de laquelle Emily présente un dossier pour défendre les droits des filles. Malgré ses craintes quant à sa propre intelligence, Emily crée un argument solide en faveur du droit des adolescents à la vie privée et obtient gain de cause. Cependant, les filles sont toujours les vandales présumées et risquent d’être expulsées. Seb, soupçonnant que le témoin est Paul prenant sa propre vengeance, emmène Cassie et Charlie pour entrer par effraction dans la maison de Paul, où ils trouvent des preuves qu’il a commis les crimes contre Brookfield lui-même. Ils se présentent à la réunion de l’école juste à temps pour empêcher les filles d’avoir des ennuis. Malgré sa solide réputation, Paul ne peut pas se défendre et les filles sont exonérées.
En signe d’unité entre les écoles, tous les correspondants doivent participer ensemble au concert de printemps. Le livre se termine heureusement avec Emily et Charlie qui commencent à sortir ensemble, ainsi que Lydia et Seb, qui aident Lydia à réaliser son rêve de devenir auteur en illustrant un livre qu’elle écrit. Cassie, acceptant à quel point la mort de son père l’a changée, trouve le courage de chanter une chanson lors du concert, en utilisant l’une des lettres de « Matthew » pour les paroles.