Hazel Grace Lancaster heeft schildklierkanker. Bij de start van de film lijkt het een tijd beter met haar te gaan. Dan wordt er vastgesteld dat ze uitzaaiingen in haar longen heeft. De moeder van Hazel denkt dat ze depressief is. De dokter geeft aan dat het goed is als ze naar een praatgroep van de kerk gaat waar ze mensen kan ontmoeten van haar leeftijd met kanker. Hazel gaat hier naar toe. Ze ontmoet hier Isaac, een jongen met een oogtumor.
Op een dag komt Augustus, de vriend van Isaac, mee om Isaac te steunen. Hazel is bang om mensen in haar omgeving pijn te doen en ze houdt Isaac en Augustus daarom ook een beetje op afstand. Augustus trekt meteen de aandacht van Hazel en ze raken snel bevriend en spreken dezelfde middag samen iets af. Ze raken aan de praat en even later adviseren ze elkaar een boek om te lezen.
Hazel adviseert aan Augustus om de boeken te lezen ‘An Imperial Affliction’ en ‘Een vorstelijke Beproeving’, van Peter van Houten. Peter van Houten is een schrijver die in Nederland woont. Het boek gaat over een ziek meisje. Het verhaal in dit boek houdt in het midden ineens op. Hazel gaat ervan uit dat dat gebeurt omdat het meisje sterft of omdat ze te ziek wordt om te schrijven (het is namelijk in dagboekvorm geschreven). De droom van Hazel is om te weten wat er met de andere karakters uit het boek gebeurt. Op aanraden van Hazel leest Augustus het boek ook. Hij wordt net zo nieuwsgierig naar het einde als Hazel.
Hazel heeft al veel e-mails gestuurd naar Peter van Houten, maar ze heeft nog nooit een reactie gehad. Augustus gaat ook op onderzoek uit. Hij komt in contact met de assistente van Peter van Houten: Lidewij Vliegenthart. Later krijgt hij contact met Peter van Houten. Hazel krijgt van hem een e-mail terug met de vraag of dat ze naar Amsterdam willen komen. Hazel is helemaal door het dolle heen. Ze wil zo graag naar Amsterdam nu ze nog leeft! Haar moeder vindt dit weliswaar te duur, maar met hulp van Augustus komen ze toch in Amsterdam.
In Amsterdam blijkt de droom uiteen te spatten. Peter van Houten is namelijk een dronkenlap. Hij heeft er geen moeite mee om ongepaste uitspraken over Hazel en haar ziekte te doen. Dit raakt hen erg. Ook krijgen ze geen reactie op hun vragen. Augustus en Hazel gaan daarom weg. Lidewij loopt achter hen aan en samen gaan ze nog naar het museum van Anne Frank. In dit museum wordt de liefde zichtbaar.
Eenmaal thuis gaat het niet zo goed met de gezondheid van Augustus. Het lichaam van Augustus is te zwak om nog te vechten voor de tumor. Hazel heeft er spijt van dat ze Augustus al die tijd op afstand heeft gehouden. Ze ontdekt dat ze het zelf vreselijk zou vinden als Augustus haar op afstand had gehouden.
Een paar dagen later wordt Hazel in de nacht wakker gebeld door de moeder van Augustus. Ze krijgt de boodschap dat Augustus is overleden.
Op de begrafenis van Augustus komt Peter van Houten ineens opdagen met een fles alcohol in zijn hand. Hij gedraagt zich weer raar, maar toch hebben ze een gesprek in de auto van Peter. Tijdens dit gesprek komt Hazel erachter dat Van Houten zelf ook een dochter heeft verloren aan kanker. Misschien is dit de reden voor zijn gedrag.