Indianapolis, Hazel Grace Lancaster, 16 ans, est atteinte d'un cancer de la thyroïde depuis ses 13 ans et traine en permanence une bonbonne d'oxygène qui l'aide à respirer. La sentant déprimée, sa mère la contraint à fréquenter un groupe de soutien pour jeunes cancéreux. Elle y fait la connaissance d'Augustus Waters, un garçon de 17 ans atteint d'un ostéosarcome, ce qui lui a valu l'amputation d'une moitié de jambe. En rémission depuis un an, il se dit venu pour soutenir son ami, Isaac, qui souffre d'un cancer de l'oeil. Les deux ados se plaisent et se rapprochent, notamment autour du livre préféré de Hazel, Une impériale affliction de Peter Van Houten. Elle s'interroge tant sur la fin que sur l'auteur qui vit reclus à Amsterdam.ì quelque temps de là, après des échanges de mails avec Peter Van Houten, qui leur indique qu'ils seraient les bienvenus chez lui, Augustus fait savoir à Hazel qu'il a organisé le voyage. Ils partent, accompagnés de la mère de celle-ci. ì Amsterdam, leur voyage est un enchantement, hors la rencontre avec Van Houten, qui s'avère être un misanthrope de la pire espèce. Là-bas, ils font l'amour pour la première fois. Augustus avoue à Hazel que son cancer flambe à nouveau mais lui promet de se battre pour vivre. Alors que son état se dégrade inexorablement, Augustus demande à ses amis, Isaac et Hazel, de préparer son éloge funèbre. ì ses funérailles, Van Houten est présent. Il confie à une Hazel dévastée qu'il a lui-même perdu sa fille d'un cancer.