C’était le premier jour d’école à Mica High School et les couloirs bourdonnaient à propos de la nouvelle fille qui s’appelait Stargirl Caraway. Dire qu’elle est différente est un euphémisme.
Ses vêtements sont différents, tout comme ses manières, et elle a un rat domestique qu’elle transporte dans un sac sur lequel est gravée une image de tournesol. Leo Borlock découvre Stargirl grâce à son meilleur ami Kevin Quinlan. Pendant le déjeuner, alors que Leo et Kevin sont assis ensemble, Stargirl sort un ukulélé et commence à gratter dessus et à danser dans la salle à manger. Jour après jour, elle le fait en se concentrant sur une personne en particulier à qui elle chante Joyeux anniversaire. On ne sait pas comment elle sait que quelqu’un a un anniversaire. Hillari Kimble dit qu’elle pense que Stargirl est une « plante », quelqu’un mis à l’école par l’administration pour intéresser les élèves à l’école, pour créer un esprit scolaire.
Leo et Kevin (meilleurs amis) sont fascinés par cette nouvelle fille. Ils décident de l’interviewer pour le Hot Seat, un programme de télévision par câble local qu’ils ont lancé. Pourtant, Leo rechigne à l’idée de sentir que ce n’est peut-être pas la bonne chose à faire. Au fil des jours, Leo et Kevin se disputent sur le fait de mettre Stargirl sur Hot Seat. Il y a des indications claires que Leo pourrait bien tomber amoureux d’elle.
De nombreux adolescents du quartier se réunissent occasionnellement chez AH (Archibald Hapwood) Brubaker, un endroit où ils apprennent de « Archie », qui est un enseignant / paléontologue à la retraite; un ami, une caisse de résonance et un philosophe pour de nombreux adolescents qui s’y rassemblent. Archie a un spécimen préféré, le crâne d’un rongeur du Paléocène. Il a également un vieux cactus Saguaro en lambeaux sur sa propriété qui semble les surveiller tous.
Alors que la plupart des gens ne veulent pas s’associer à cette fille étrange, elle se lie d’amitié avec une élève de neuvième nommée Dori Dilson. Dori et quelques-uns des enfants impopulaires s’assoient avec Stargirl dans la salle à manger. D’autres sont intrigués par Stargirl et surveillent et s’attendent à son comportement étrange mais divertissant. Ils ne se rapprochent pas trop et ne l’invitent pas dans leur groupe d’amis.
Lors d’un match de football à l’école, Stargirl prend sur elle d’être une pom-pom girl non officielle. Elle applaudit et se retourne avec grâce et enthousiasme. Ses bouffonneries attirent tellement l’attention qu’elle est invitée à devenir pom-pom girl. À ce moment-là, sa popularité devient le sujet de conversation de l’école. Stargirl est remarquée et acceptée par la « foule » et les choses semblent bien se passer pour elle. Leo continue d’être intrigué par elle, et cela ressemble à de l’amour. .
Alors que Leo apprend à connaître Stargirl, il découvre qu’elle fait des actes de gentillesse au hasard en recherchant des journaux et en lisant des babillards électroniques, où elle découvre des anniversaires et d’autres événements clés que les gens célèbrent ou pleurent, qu’elle trouve ensuite un moyen prévenant de reconnaître.
Malgré la gentillesse et les talents de Stargirl, finalement sa popularité « va au sud ». Sa première grosse erreur est de chanter joyeux anniversaire le jour de l’anniversaire de Hillari, même lorsque Hillari lui a demandé de ne pas le faire. Lorsqu’elle apparaît enfin sur Hot Seat, les étudiants sélectionnés pour poser les questions de l’entretien, dirigés par Hillari, se mettent en colère et hostiles envers elle. Mais Stargirl reste cool et brille même. Pourtant, il y a des grondements de mécontentement à l’école avec Stargirl. Stargirl commet alors une erreur plus fatale : elle commence à encourager les deux équipes lors du match et court même au secours d’un joueur blessé de l’équipe visiteuse. Lorsque l’équipe de Mica commence à perdre, Stargirl est à blâmer. Parallèlement à cela, elle est entendue dire ses propres mots au serment d’allégeance et est considérée comme non américaine.
Pendant que tout cela se passe, Leo et Stargirl continuent de tomber amoureux. Bien qu’ils soient proches en dehors de l’école, peu de gens savent qu’ils forment un couple. Lorsque Stargirl met une note sur le tableau d’affichage de l’école proclamant son amour pour Leo, les choses commencent à s’effondrer pour lui. Leo commence à être ostracisé avec Stargirl … culpabilité par association, et au lieu d’être fier de son amour pour elle, il continue d’essayer de cacher son lien avec elle.
Leo supplie Stargirl de « devenir normale ». Presque du jour au lendemain, elle change. Elle vient à l’école en ressemblant aux autres filles et se fait appeler Susan (qui est son véritable prénom.) Sa seule et unique véritable amie Dori Dilson est en colère contre elle pour avoir changé, mais Leo pense que c’est génial, au début. Ils découvrent tous bientôt que les étudiants n’acceptent toujours pas complètement Stargirl.
Ils savent qu’elle est différente. Elle a été étiquetée différente. Elle ne peut pas échapper à l’étiquette. Vers la fin du roman, nous avons un bon aperçu de ses sentiments sur la vie dans un discours qu’elle prononce lors d’un concours à Phoenix. Dans le discours, elle parle des complexités de la vie, de ce que nous devrions remarquer, de ce qui nous est cher et de ce que nous pourrions voir et entendre si nous y prêtons attention. Elle a appelé son discours « J’aurais peut-être entendu un Moa ».
Lorsque Stargirl décide de former un groupe de chant, Leo et Kevin pensent qu’elle redevient « maladroite ». C’est une grosse blague à l’école. Stargirl et Dori, les deux seules du groupe, font un duo dans la cour. Et, même s’ils sont bons, les autres se moquent d’eux.
La nuit du bal Ocotillo arrive et Leo n’a pas invité Stargirl à l’accompagner. Il ne peut s’empêcher de regarder le Bal de loin. Stargirl est allée au bal cependant, et les élèves et les parents ont de nouveau été enchantés. Des garçons ordinaires lui ont demandé de danser. D’autres se sont joints à eux et ont fait le saut du lapin, mais Stargirl a disparu cette nuit-là, pour toujours. Plus tard cet été-là, Leo a essayé de trouver Stargirl, mais n’a trouvé que le panneau À vendre devant sa maison.
A la fin de ce roman, c’est quinze ans plus tard et Leo va voir Archie. Leo demande à Archie s’il reverra un jour Stargirl. Archie lui donne des réponses énigmatiques. « Les stars sont rares. Vous aurez de la chance d’en rencontrer un autre. » Il poursuit en disant que « … de temps en temps, quelqu’un arrive qui est un peu plus primitif que le reste d’entre nous, un peu plus proche de nos débuts, un peu plus en contact avec ce que nous avons fait de. »
Ensuite, Archie emmène Leo dans « l’atelier » de Stargirl, qui était un ancien hangar à outils sur la propriété d’Archie. À l’intérieur, ils trouvent des cartes et des albums photo contenant des images et des histoires sur des citoyens ordinaires et des étudiants de Mica High. Puis, plus tard, lors de sa dernière visite avec Archie (alors qu’Archie semble être au courant de sa mort imminente), Archie demande à Leo de l’emmener dans les contreforts où il choisit un trou dans un rocher dans lequel il place son prix Paléocène rongeur accompagné d’un bout de papier. Le lecteur n’est pas informé de ce qu’il y a sur le bout de papier.
Dans la conclusion du roman (écrit comme un addendum) intitulé « More Than Stars », le lecteur reçoit une mise à jour sur de nombreux personnages. Kevin est vendeur d’assurances. Personne ne sait ce qui est arrivé à Wayne Parr. Le lycée a un nouveau club appelé les tournesols et pour y adhérer, vous devez promettre de faire quelque chose de gentil pour quelqu’un tous les jours.
Lorsque Leo rend visite à Mica, il passe toujours devant la maison de Stargirl. Quand il lit le journal, il cherche les remplisseurs, les articles sur les actes de bonté aléatoires. Il pense souvent à Stargirl, à ses actes de gentillesse. Puis à l’improviste, juste un jour avant son anniversaire, il a reçu un paquet cadeau par la poste avec une cravate de porc-épic, et il sait qu’elle est toujours là-bas.