北京建国门的古观象台上，巧遇了天文爱好者冬雨（男主角，檀健次饰）。吵吵闹闹的相遇过程中，冬雨担心年幼固执的夏真，一个人出远门的人身安全，索性提出带她看星星的提议。
两个人来到了北京天文馆，在美丽星空的穹顶之下，冬雨给夏真讲解了中国古星空和西方星空的不同，给她展现了同一片星空下不同的文化。也告诉夏真，要学会换位思考，去理解爸爸妈妈的难处。
夏真哭的很伤心，仿佛漫天的星星都陨落了……
冬雨担心夏真无法面对失去父亲的悲伤，亲手制作了画满中国古星空的雨伞，在生日那天，送给了夏真。
冬雨陪着夏真再次来到北京古观象台，给她讲述了天上宫殿的故事，漫游了中国三垣二十八秀中的紫微垣。
夏真想找到爸爸承诺她，生日那天要送给她的星星，冬雨答应帮她一起去寻找这颗星星。
冬雨带夏真穿梭宇宙，在找寻星星的过程中，让夏真领悟了父亲的大爱。虽然失去了父亲，但漫天的繁星，就是爸爸对她永恒的爱。 夏真重拾快乐，积极的态度，面对自己才刚刚开始的人生。