Samantha "Sam" Simpson é a co-protagonista da série Totally Spies!.

Durante o ensino médio, Sam frequentou a Beverly Hills High. Depois, ela estuda na Malibu University. Sam é uma aluna nota dez. Como mencionado no episódio "Spies in Space", ela tem as melhores notas da história da Beverly Hills High School. Apesar disso, Sam não foi a oradora da turma quando se formou; essa honra foi para  Arnold Jackson.

Ela é a líder do grupo graças à sua inteligência e ao seu carisma.

Seu gag recorrente envolve ser lavada no cérebro por vilões e passar a se voltar contra Clover e Alex.

Sua cor característica é o verde, embora ela já tenha afirmado que sua cor favorita é o roxo.

Ela é dublada por Jennifer Hale nas temporadas 1 a 6, que também dublou Samus Aran na série Metroid e Bayonetta em Bayonetta 3. Na dublagem húngara, ela foi dublada por Csondor Kata, que também dublou Ella de  Happily N'Ever After. Na dublagem japonesa da série, ela foi dublada por Naoko Matsui, que também dublou Sonoko Suzuki em Detective Conan.

Sam é uma garota bonita e magra, com cabelos vermelhos longos e volumosos, olhos verde-esmeralda e aparência caucasiana. Tem um "bico de viúva" na linha do cabelo. Alguns fãs especulam que ela possa ter ascendência irlandesa. O estilo de Sam é considerado "hippie preppy". Ela costuma usar saias longas, saias médias/curtas, blusas fluidas, vestidos, camisas com botões, coletes, jeans, gargantilhas, botas, sandálias de salto anabela e saltos finos. Sam geralmente mantém o cabelo preso em um meio rabo de cavalo, mas às vezes usa penteados diferentes, como rabo de cavalo completo ou maria-chiquinha.

Suas roupas geralmente têm estampas de flores ou ela usa acessórios floridos. No entanto, também aparece usando tênis de cano alto. Ocasionalmente usa um maiô verde de uma peça, como visto em "The Getaway" e em outros episódios. Seu traje de banho também pode ser um biquíni. Ela usa um biquíni rosa com uma saia cobrindo a parte de baixo em "The Eraser". Usa um biquíni azul-petróleo com uma saia combinando, com flores cor-de-rosa, em "Jungle Boogie".

Na Temporada 1, o traje principal de Sam era uma camisa azul com uma grande gola branca que cobria metade do corpo, além de sapatos brancos. Em "Stuck in the Middle Ages with You", seu traje principal é levemente alterado: a cor da camisa azul passa a ser vermelha, a grande gola branca se torna rosa-claro e os sapatos brancos são substituídos por botas de cano alto rosa-claro. Além disso, ela usa um cinto como acessório. Em "Malled", ela mantém o traje principal com pequenas mudanças: a camisa azul passa a ser rosa-fúcsia, mas mantém a gola e os sapatos brancos.

Na Temporada 3, em "The Incredible Bulk" e "Power Yoga Much?", em episódios como esses, ela usa uma blusa verde de alça com as costas abertas, top de yoga decote profundo e calça legging verde de spandex até o joelho para treinar e fazer yoga, com o cabelo preso em um rabo de cavalo alto.

Seu segundo traje mais usado, como visto em "The O.P.", aparece em várias combinações de cores. Consiste em uma jaqueta aberta, verde, amarela ou magenta, um top curto por baixo, rosa ou branco, e calça dobrada na barra, verde-escura, cáqui ou azul. Ela sempre usa um cinto rosa na cintura, independentemente da cor da calça.

No final em duas partes da Temporada 6, "So Totally Versailles!", a forma disfarçada de Sam é um vestido clássico de manga longa em ciano e verde-claro, com estampas floridas azuis em parte do vestido, enquanto seu rosto e cabelo são transformados em um visual clássico, com o cabelo preso em um grande coque da era barroca.

Sam, Alex e Clover começam suas novas vidas em Beverly Hills, Califórnia. Quando estavam prestes a se cruzar em frente a um restaurante de sushi, agentes da WOOHP (incluindo Jerry) fazem de propósito um rolo gigante de sushi acima da entrada se soltar e perseguir as garotas, libertando alguns animais próximos no processo. O rolo gigante de sushi, com as três garotas rolando sobre ele, persegue um porquinho até a rua. As três conseguem evitá-lo, salvam a vida do porquinho (que Alex depois adota e chama de "Oinky") e destroem o rolo de sushi antes que cause qualquer dano. Depois disso, Alex, Sam e Clover se apresentam, e assim começa a amizade delas, quando se reencontram na nova escola, conhecem a diretora Miss Skrich e suas rivais, Mandy, Dominique e Caitlin.

Clover oferece às novas amigas uma troca de roupa depois que Mandy as encharca com uma máquina de chai, mas elas acabam sugadas por um armário e levadas para um dos escritórios da WOOHP. Lá, conhecem Jerry e o agente colega Tad. Jerry revela que a WOOHP vinha observando secretamente as três desde a infância, mostrando vídeos de cada uma e escolhendo-as como recrutas ideais para a organização. No entanto, as garotas rejeitam rapidamente o convite e se recusam a entrar. Mais tarde, porém, são "forçadas" a treinar, pois cada uma passou por experiências traumáticas que aparentemente se relacionam com a WOOHP. Elas concordam em fazer o treinamento e concluí-lo em 48 horas.

Após o treinamento, são jogadas na primeira missão quando celebridades famosas, como o astro do rock Rob Hearthrob e a psicóloga animal Peppy Wolfman, são misteriosamente sequestradas. Isso também mostra como as garotas conseguiram seus uniformes de cores diferentes (graças a uma sugestão de design de Clover). Primeiro vão ao prédio de Wolfman, onde Alex faz Oinky "cair na gandaia pela mamãe" como distração, e Oinky corre de propósito pelo saguão com os outros animais e a recepcionista em seu encalço. Depois descobrem que cada um passou por uma transformação feita por uma misteriosa máquina chamada "Fabulizor", descoberta graças às imagens de segurança do escritório de Wolfman. Mais tarde, veem que todos na escola também passaram pelo Fabulizor e apareceram com o mesmo visual no dia seguinte, e Oinky acaba passando pelo Fabulizor e ganhando a mesma transformação. Isso acontece depois de quase serem atingidas por um dos capangas de Fabu num caça enquanto eram levadas de volta à escola e depois de quase escaparem da Miss Skritch ao se esgueirarem de volta para dentro da escola.

Seguindo Mandy naquela noite, descobrem que todos os que passaram pelo Fabulizor foram hipnotizados por um chip especial implantado nas maçãs do rosto antes da transformação, e Alex vê Oinky na multidão e o agarra, com Sam e Clover segurando Alex quando são levadas para uma estranha estação espacial no espaço. Então encontram o cérebro por trás de toda a trama, Fabu, um modelo de passarela que perdeu a fama em cinco minutos na passarela e se envergonhava de não fazer parte da multidão na infância. As espiãs acidentalmente se expõem e são capturadas pelos capangas mais fortes de Fabu.

Ele então revela todo o seu plano: sequestrar todos que passaram pelo Fabulizor e colocá-los dentro de uma estação espacial especial que chama de Fabutopia, para viverem novas vidas no luxo, depois usar um míssil para destruir toda a Terra, e então usar o Fabulizor ao contrário para dar às garotas transformações horríveis (Sam fica com a pele verde, Clover cresce uma sobrancelha única e Alex ganha espinhas enormes). Em seguida, manda que sejam lançadas de volta à Terra em foguetes. Mas, quando ele sai, as coisas ficam ainda mais difíceis, pois Tad reencontra as garotas enquanto ainda estão presas e diz que vai deixá-las fracassar na missão e impedir Fabu sozinho, levando todo o crédito e recuperando seu status de "agente favorito" com Jerry.

Mas, depois de uma luta com Fabu, Tad é amarrado ao míssil com destino à Terra. As garotas conseguem escapar e, após consertar os danos que o Fabulizor causou em si mesmas, vão atrás de Fabu. Não conseguem impedir a decolagem do míssil, mas pegam carona enquanto ele dispara em direção à Terra com Tad ainda preso a ele. Conseguem virar o míssil para destruir a estação, o que surpreende as garotas, já que não tinham ideia de como detê-lo antes, e Alex bate no painel de controle com o manual da WOOHP. Em seguida, são resgatadas por uma aparição surpresa de Jerry em uma das naves da WOOHP, que resgatam as pessoas sequestradas a bordo da estação (libertando-as do transe hipnótico ao destruir o farol de sinal do cajado de Fabu) e evacuam em segurança, incluindo Oinky, que Alex achava que nunca conseguiria sair a tempo, só para vê-lo correr rapidamente até ela, reunido com Alex finalmente antes que o míssil exploda e destrua a estação em um final de fogos de artifício.

Depois perseguem a nave de Fabu, conseguem destruí-la e capturam Fabu e seu Sphynx em sua cápsula de fuga. Após a missão, as garotas admitem que a missão foi difícil no início, mas também as tornou amigas, então aceitam sua posição como espiãs. Alex é convidada para uma sessão com Wolfman, e Clover recebe um convite de encontro de Rob Hearthrob por telefone. Mas antes disso, elas retornam à escola para enfrentar a punição da diretora pelos "danos" que causaram ao tentar evitá-la mais cedo no filme (graças a Sam, que usou um batom-laser para cortar um buraco de fuga na parede). Felizmente, parece que, graças à WOOHP, elas têm uma nova diretora, cujo nome não é revelado, que aparentemente não sabe da punição das garotas e elogia muito Sam.

Sam, Clover e Alex comemoram por se vingarem de Mandy pela última vez, graças a um dos gadgets da WOOHP, e são sugadas para outra missão. As garotas logo lembram dos compromissos pessoais, mas logo se veem fugindo de um jato da WOOHP enquanto ele se prepara para sugá-las a bordo. Mas as garotas estão prontas para a missão: trocam de roupa para os uniformes de espiãs e proclamam sua amizade enquanto o filme termina.