Truyện Những ngôi sao xa xôi kể về tổ trinh sát mặt đường có ba cô gái là: Thao, Nho và Định. Ba cô gái sống trong một cái hang nằm dưới chân cao điểm. Con đường ở trước cửa hàng đã bị bom đánh làm hư hỏng nghiêm trọng khiến đất đỏ và đất trắng lẫn lộn vào nhau. Lẫn sâu vào trong đất là những tàn tích với thân cây, tảng đá, hoặc là những ô tô méo mó.

Hằng ngày, công việc của họ chính là khi có bom nổ thì sẽ chạy đến đó khối lượng đất lấp vào hố bom, đếm số bom chưa nổ và có thể nếu cần họ sẽ phá bom. Họ cả ngày đánh vật với bom đạn, khi trở về hang, họ gọi nhau là quỷ mắt đên vì chỉ thấy hai con mắt và hàm răng trắng xoá. Họ tập trung cực độ để đánh nhau với thần chết đang ẩn nấp trong bom, niềm vui của họ là tu một cốc nước suối pha đường và nằm trong hang nghe nhạc từ đài bán dẫ nhỏ.

Định - cô gái Hà Nội, cô yêu hát, thường thắt bím tóc dài, vô cùng kiêu hãnh. Cô bị một vết thương chưa lành miệng ở đùi. Nhiều anh lái xe hay pháo thủ thường viết thư và thăm hỏi cô. Thao thì lại có sở thích tỉa tót đôi lông mày, và thêu chỉ màu trong áo lót. Cô đặc biệt sợ máu và vắt nhưng lại vô cùng táo bạo trong công việc. Còn Nho một người bé nhỏ, và rất thích ăn kẹo.

Hằng ngày, tổ trinh sát mặt đường của các cô gái thường phá bom từ ba đến năm lần. Một hôm, vào buổi trưa im ắng, Định đang ngồi hát thì nghe thấy tiếng máy bay trinh sát rè rè cùng phản lực phái sau. Các cô gái vội vàng tiến ra cao điểm còn mỗi Định ở lại trực điện thoại. nửa tiếng sau, Thao về tu vội nước và báo hơn nghìn khối còn Nho thì đang tắm ở khúc suối phía sau.

Do đơn vị đang làm đường để trung đoàn tên lửa qua được rừng, nên đêm đến tổ trinh sát vẫn ra đường, tiền đến cao điểm để phá bom. Định lo một quả bom trên đồi, Nho chịu trách nhiệm hai quả dưới lòng đường còn Thao thì một quả dưới chân hầm cũ. Một lúc sau, bốn quả bom đã nổ liên tiếp, tạo nên một tiếng nổ vang trời. Mùi đạn khói khiến ai cũng cảm thấy buồn nôn.

Trong lúc phá bom, Nho đã bị thương ở cánh tay, cô nhắm nghiền măt. Còn Thao và Định đang cố gắng moi đất để có thể bế Nho lên được. Họ băng vết thương cho Nho và pha sữa cho cô uống.

Ngoài kia, máy bay trinh sát vẫn đang ù ù, Thao bảo Định hát. Mưa đá ào tơi, Định nhặt những viên đá nhỏ cho vào tay Nho. Tâm trí Định lúc đó chứa đựng bao nổi nhớ.