"E se eu lhe dissesse que poderia fazer você se apaixonar por mim...?" Daniel Bae (Melton), um universitário romântico, e Natasha Kingsley (Shahidi), uma jovem pragmática nascida na Jamaica, se encontram—e se apaixonam—num dia mágico em meio à agitação de Nova Iorque. Luzes cintilam quando os olhares desses dois estranhos se encontram por um acaso do destino. Mas seria o destino, por si só, capaz de dar uma reviravolta na vida amorosa desafortunada desses dois adolescentes? Com apenas algumas horas restando no que parece ser o seu último dia nos EUA, Natasha está lutando contra a deportação de sua família com a mesma garra com que parece lutar contra seus sentimentos por Daniel, que está se esforçando tanto quanto para convencê-la de que eles estão destinados um ao outro. Numa história de amor dos dias modernos, "O Sol também é uma Estrela" nos faz pensar se o que move nossas vidas é o destino ou a aleatoriedade do universo.