1942. Sadie Gault tiene dieciocho años y vive con sus padres en el gueto de Cracovia. El día que los nazis destruyen el gueto, Sadie y sus padres tienen que buscar refugio en los peligrosos túneles de las alcantarillas. Un día, mirando a través de una rejilla, Sadie ve a una chica de su edad comprando flores.

Elle Stepanek es una polaca que tiene una vida de relativa facilidad y comodidad, gracias a su madrastra que se ha convertido en colaboracionista de los alemanes. Mientras está comprando en un mercadillo percibe un breve destello de algo moviéndose tras una reja de alcantarilla. Se da cuenta que es una chica que se esconde.

Elle empieza a ayudar a Sadie y ambas se hacen amigas, pero mientras los peligros de la guerra se acercan más y más sus vidas se verán abocadas a colisionar y a ponerlas a prueba frente a un destino abrumador. La mujer de la estrella azul es un testimonio sobre el poder de la amistad y la extraordinaria fuerza del deseo humano de sobrevivir.