L'histoire se déroule à Indianapolis, Hazel Grace Lancaster est une jeune fille de 16 ans atteinte d'un cancer de la thyroïde au stade 4 (cancer diagnostiqué à l'âge de treize ans) et dont les poumons sont pleins de métastases. Le Phalanxifor, médicament qui semble n'avoir d'effet que sur elle, a arrêté l'évolution de ses tumeurs. Elle se trouve néanmoins obligée de traîner une bonbonne d'oxygène partout où elle va pour pouvoir respirer convenablement.

Bien qu'elle s'y ennuie énormément, sa mère la force à fréquenter un groupe de soutien pour jeunes cancéreux animé par Patrick, rescapé d'un cancer des testicules. Un jour, lors d'une réunion du groupe, elle fait la connaissance d'Augustus Waters, un garçon de 17 ans. Augustus a un ostéosarcome, cause de l'amputation d'une moitié de sa jambe, en rémission depuis un an. Il est là pour soutenir son ami, Isaac (qui est aussi l'ami de Hazel), un garçon blond et maigrichon qui souffre d'un cancer de l’œil.

Après la réunion, Augustus approche Hazel et lui dit qu'elle ressemble à la jeune Natalie Portman dans V for Vendetta. Il invite donc Hazel à venir voir le film chez lui. Le courant passe très bien entre les deux ados et à la fin de la soirée, ils décident de lire le livre préféré de l'autre. Hazel recommande Une Impériale Affliction, de Peter Van Houten.

Hazel explique tout la magnificence de son livre : c'est l'histoire d'une fille qui s'appelle Anna et qui a une leucemie. Une Impériale Affliction est la seule chose qu'Hazel ait lu qui corresponde à l'expérience qu'elle a elle-même vécue. Elle décrit la manière dont le roman s'arrête en plein milieu d'une phrase, en privant les lecteurs d'une vraie fin. Elle s'interroge à propos de l'auteur, Peter Van Houten, qui s'est expatrié vers Amsterdam après la publication de son roman, et dont personne n'a entendu parler depuis.

Entre temps, Isaac, devenu aveugle après la retrait de son deuxième œil, est fou de chagrin car sa petite amie, Monica, l'a laissé