O primeiro filme contava a história de Stargirl, que tentava descobrir quem ela realmente era como pessoa. Na sequência, Starg Caraway (Grace Vanderwaal) quer desesperadamente fazer um filme e se tornar uma grande estrela. Nós a encontramos quando ela parte de sua amada cidade de Miki, no estado do Arizona, rumo a Los Angeles, para conquistar o grande mundo da música, dos sonhos e das oportunidades. Sua mãe, Ana (Judy Greer), conseguiu um novo emprego no set de filmagem — como figurinista de um filme -, por isso são obrigadas a se mudar para a cidade, para onde os sonhadores vão na esperança de alcançar o grande sucesso. Mas Ana promete à filha que ela poderá concluir o ano letivo. Stargirl rapidamente se entusiasma com os diversos personagens — ela logo conhece os irmãos cineastas iniciantes Evan (Elijah Richardson) e Ta rel (Tyrel Jackson Williams), filhos do proprietário da casa onde sua mãe mora. Juntos, eles dão vida aos sonhos cinematográficos de Tyrel. Além disso, entre os novos amigos de Stargirl estará um de seus vizinhos — o Sr. Mitchell (Judd Hirsch). Um pouco mais adiante em sua jornada, a Stargirl conhecerá a musicista Roxana Martel (Uma Thurman), por quem ela se encantará. Os espectadores terão a oportunidade de ver o mundo pela perspectiva de Star Girl — uma otimista segura de si e cheia de vida, que sabe encontrar uma saída para qualquer situação e se entender com a própria mãe. Para Star Girl, a vida é uma grande aventura, e ela não se esquece disso nem por um instante, ao chegar a uma nova cidade e fazer novos amigos. Os laços de amizade são tão valiosos para ela quanto os laços familiares, e cada novo encontro com uma pessoa pode levar a novas descobertas.
