朱蘭早與富家子徐堅白（張揚）相戀。朱蘭自幼父母雙亡，由叔嬸養大，但叔嬸卻因貪財而將她許配予同村的軍人李志忠（朱牧）。堅白在外地求學，假期回鄉與蘭每晚相聚，被人發現，李志忠的父母聞訊，要求退婚，叔父（吳家驤）怒摑蘭，被志忠阻攔，蘭感動不已。
秋明心儀堅白，主動相邀。晚飯後堅白突感不適，秋明將他接回家中靜養，親侍湯藥，堅白對秋明好感油然而生。
蘭知悉秋明與堅白同校同宿，自慚形穢。亮寫信給他，佯稱已自對象，提出分手。堅白接信，傷感不已，轉移接受秋明愛意。
堅白因祖母（歐陽莎菲）病逝，回鄉奔喪。弟弟堅中（田青）告以實情，堅白對蘭愛念復熾，相約私奔。秋明到訪。得悉二人的私奔計畫，趕往勸阻蘭。卻發現蘭原來肺病纏身，但蘭不忍連累堅白，終於打消私奔之念。蘭與明一夕長談，竟成知己。
堅白意冷心灰，黯然北上投考大學。途中結識爽朗熱情的少女蘇亞南（葉楓），在她鼓勵下參加了救國運動，並對南情愫暗生。
堅白離開後，秋明接了蘭回家同住，並建議她投考護士學校。秋明同學江雨（蘇鳳）因與堅白同校，故經常來信告知秋明後者近況，秋明與蘭同感安慰。
抗日戰爭爆發，堅白、南與一眾師生逃難。途中遇上空襲，谷老師（王萊）不幸喪生，眾人傷心之餘，矢志抗日救國。 《星星月亮太陽》(下集) 承接上集情節 : 抗日戰爭爆發，徐堅白 (張揚) 仍沉醉兒女私情， 史亞南 (葉楓) 下嫁給他， 南離開堅白前往投軍。 那邊廂， 蘭 (尢敏) 加入戰地救護隊， 秋明則加入勞軍歌舞團。 蘭在戰地上救回差點被當成陣亡士兵的堅白。 蘭知道堅白心繫於亞南， 竟往訪後者， 要求她探望堅白， 與此同時， 她自己的病情也急轉直下...本集故事極盡曲折浪漫之能事， 最後結局打破一般言情劇的大團圓處理， 三名女角各有不同下場， 教人唏噓不已。三人的形象和演技在本集中都有頗大變化， 但演來均層次分明， 各有千秋。 | 
