Der Spielfilm basiert auf Jerry Spinellis gleichnamigem Roman und folgt der Reise von Leo Borlock und wie er sich zu Susan 'Stargirl' Caraway hingezogen fühlt, der neuesten Teilnehmerin der Mica High School in Arizona. Er ist schüchtern, bescheiden und zurückgezogen. Mit der Zeit entwickelt er Gefühle für Stargirl, die er nicht zugeben will, und das macht es für die beiden schwierig, zu einem Paar zu werden. Aber Stargirl greift seine subtilen Hinweise auf und fragt ihn eines Tages, ob er sie etwas fragen möchte. Zu diesem Zeitpunkt begann ihre epische Freundschaft und Leo begann sein eigenes wahres Potenzial zu erkennen und dass er besser ist als das, wofür er sich selbst auszeichnet. 

Die Schwestern Cloe und Molly könnten unterschiedlicher nicht sein: während Molly ein Sport-Ass ist und zu den beliebtesten Mädchen der Schule gehört, ist Cleo ein wahres Wissenschafts-Wunder. Durch ihre introvertierte Art steht sie allerdings seit jeher im Schatten ihrer großen Schwester Molly. Eines Tages gerät eines von Cloes wissenschaftlichen Projekten außer Kontrolle und führt dazu, dass Molly unsichtbar wird! Für die Schwestern beginnt ein Wettlauf gegen die Zeit - sie müssen zusammenarbeiten, um ein Gegenmittel zu finden, sonst droht Molly für immer unsichtbar zu bleiben!

Vor einiger Zeit sah es noch danach aus, als würde Jake Pentecost eine glorreiche Zukunft als Jaeger-Pilot beschieden sein, der mit seinen Fähigkeiten dabei hilft, die Menschheit vor den monströsen Kaiju zu beschützen. Damit hätte er in die Fußstapfen seines Vaters treten können, der einst den Widerstand gegen die Monster aus einer anderen Welt anführte. Aber weil dieser in seine Ziehtochter Mako mehr Hoffnungen legte und Jake dessen Erwartungen nie wirklich zu erfüllen vermochte, verabschiedete er sich vom Pilotentraining und landete in der Unterwelt, wo er sich zum Dieb und Schwarzmarkthändler mauserte. Doch die Welt braucht ihn: Eine nie zuvor gesehene Bedrohung schickt sich dazu an, Städte in Schutt und Asche zu legen und Mako führt eine neue Generation junger Jaeger-Piloten an, zu der sich auch Jake gesellen soll.