Hazel en Gus zijn twee Amerikaanse tieners die elkaar ontmoeten op een praatgroep voor kankerpatiënten. Hazel kampt van kinds af aan met schildklierkanker, terwijl Gus een been heeft verloren als gevolg van een kwaadaardige bottumor. De twee jongeren delen een wrang gevoel voor humor en treden de wereld met een gezond sarcasme tegemoet. Ondanks het besef dat hen weinig tijd rest, omarmen ze de liefde en het leven. Wanneer Hazel en Gus de kans krijgen om in Amsterdam hun favoriete schrijver te ontmoeten, steken ze de oceaan over voor een bezoek dat hun leven zal veranderen.