Hazel Grace Lancaster a 16 ans, elle souffre depuis trois ans d'un cancer de la thyroïde au stade 4, ses poumons sont en très mauvais état et elle utilise une bouteille d'oxygène pour pouvoir respirer, ce qui lui permet malgré tout d'être autonome d'autant qu'un traitement expérimental obtient de bons résultats sur elle, sans certitude que cela puisse durer.
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Pour qu'elle se fasse des amis sa mère lui suggère, fermement, de fréquenter un groupe de jeunes cancéreux qui se réunie dans les sous-sol d'une église et animé par Patrick, lui-même rescapé d'un cancer des testicules.

Un jour elle heurte, un moyen de faire connaissance, Augustus Waters, cancéreux en rémission, là pour accompagner un ami souffrant d'un cancer des yeux. L'un a été enlevé, l'autre devrait connaître le même sort. Augustus lui-même, pour survivre, ayant été amputé d'une jambe.
Il apparaît vite que Hazel a tapé dans l’œil de Augustus, surnommé Gus, celui-ci l'invite chez lui, dans son antre établie dans le sous-sol de la maison familiale. Il l'interroge, finalement ils en viennent à parler de livres et Hazel confie à son nouvel ami que son roman préféré est Une impériale Affliction, un texte de Peter van Houten. L'histoire d'une fille, Anna, cancéreuse, dont elle se sent proche. Elle lui décrit la façon dont le bouquin s'achève, en plein milieu d'une phrase, à l'instar de la mort, laissant les lecteurs dans l'expectative quand au devenir des autres personnages en général, et Sisyphe, le hamster d'Anna, en particulier.
Apparemment van Houten n'a pas écrit de suite, et il ne répond pas aux lettres que son admiratrice lui a envoyé.
Gus voit là l'opportunité de se rapprocher de Hazel, il envoie un mail à l'auteur, et celui-ci lui répond qu'il serait heureux de les rencontrer le jour où ils viendront à Amsterdam.
La fondation qui les soutient offre un vœu à chaque malade, Hazel a déjà choisi le sien, un voyage à Disneyworld ! Gus se moque d'elle puis lui dit que puisque lui dispose encore de son vœu il peut l'utiliser pour qu'ils aillent rencontrer van Houten.
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Le projet se prépare mais peu avant la date retenue la jeune malade fait une rechute et doit être hospitalisée. Elle s'en sortira finalement mais son médecin lui interdit de prendre l'avion.
Est-ce une raison pour renoncer ? Gus est sûr que non et tous partiront pour l'Europe à la rencontre de l'auteur qui est prêt à les recevoir.
Le voyage se passe bien, si ce n'est que Gus n'avait jamais pris l'avion et est impressionné par le vol. la veille de la rencontre ils se retrouvent dans un grand restaurant, et découvrent qu'ils sont invités par van Houten, après quoi ils passeront leur première nuit ensemble.
Peter van Houten va se révéler déplaisant, moqueur et irrespectueux, de plus il n'était pas au courant de la venue de ses admirateurs, ni même qu'il les avait invités la veille. Cela était l’œuvre de son assistante : Lidewij Vligenthart, qui va se montrer bien plus sympathique que son employeur. Après un si moment si décevant tous les trois vont aller visiter la maison d'Anne Franck. Une véritable expédition pour Hazel, des escaliers étroits, pentus, et pour atteindre le grenier où Anne vécut, une échelle, néanmoins elle ira jusqu'au bout avec beaucoup de courage.

La suite du voyage sera plus difficile mais je ne suis pas là pour vous dire la fin, ce serait dommage. Dans ce genre de film les fins sont rarement heureuse, je suis néanmoins satisfait d'avoir deviné ce qui allait se passer.
Depuis Love Story le cancer se métastase parfois à l'écran avec plus ou moins de bonheur, souvent moins. Dans ces Étoiles contraires Shailene Woodley tire son épingle du jeu avec beaucoup de sincérité, c'est déjà pas mal.