Das Geschehen spielt sich in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts in den USA ab. Draufgänger James West und Erfinder Artemus Gordon sind Undercover-Agenten des Secret Service, die im Auftrag von Präsident Grant überall im Land Spezialaufträge erledigen. Hierbei können sie auf ein schier unerschöpfliches Repertoire an Waffen, Ausrüstungsgegenständen und Verkleidungen zurückgreifen, das sie in einem Spezialwagon ihres Zuges aufbewahren.
Mit diesem Zug reisen West und Gordon durch das Land zu den jeweiligen Schauplätzen und erleben dort ihre Abenteuer, die mit attraktiven Frauen, skurrilen Erfindungen und den zu bekämpfenden Bösewichtern zu tun haben. Dieser exotische Mix macht dabei den besonderen Reiz der Serie aus.
Als herausragender Gegenspieler der Protagonisten erweist sich im Laufe etlicher Episoden der Wissenschaftler Dr. Miguelito Loveless, welcher ebenso bizarre Erfindungen besitzt und der den Agenten am Ende immer wieder entkommt.
Im Rahmen der einzelnen Folgen tauchten auch immer wieder bekannte Schauspieler in Nebenrollen auf, darunter Richard Kiel, Wilhelm von Homburg, Robert Loggia, Lana Wood, Harold Gould und Beverly Garland.