梁铮铮带着自闭症的儿子，一路艰辛从内蒙来到东莞，找离家打工三年的丈夫。
结果门卫说，丈夫有了新家庭，已经辞职和老婆生孩子去了。
她心里第一次有了抛弃孩子的念头。因为儿子从未开口叫过她一声“妈妈”，而为了这个不会叫妈妈的孩子，她失去了爱情，失去了幸福的家庭。
被丈夫抛弃是梁铮铮心中隐隐的预感，但是一旦被证实，她还是伤心极了。
梁铮铮给旅馆老板留下字条，希望老板可以收留孩子，被追上来的老板痛斥。梁铮铮再三恳求，老板表示真的无能为力，劝梁铮铮带孩子回老家。
梁铮铮要强的灵魂又回来了，她咬着牙说：既然出来了，就没打算要回去。
为了生存，梁铮铮把新新送进了社区的全托学校，自己去了工厂，成为了一名流水线女工。憧憬着自己和孩子的新生活，梁铮铮认真努力，加班加点，很快引起了上司老洪的注意。
老洪告诉梁铮铮，两人算是半个老乡，有事儿说话，自己会多照应她。梁铮铮也对老洪产生了好感。
梁铮铮坐进了办公室，收入也多了。她为老洪洗衣做饭、收拾家务，把他照顾的无微不至，老洪很满意梁静，也接受她结过婚、有个儿子的事实，一切都在向最好的方向前进。
对于儿子是自闭症的事情，梁静并没有说出口。
最担心的事情还是发生了，老洪见过新新之后，发现了他的异常，又得知自闭症无法根治，他想放弃这段有拖累的感情。
就在这时，工厂产品出了质量问题，面临着牢狱之灾的老洪恳求梁铮铮，帮他顶包，他说，等梁铮铮出了狱，一家三口就好好过日子，他会给新新找最好的学校，接受最好的教育。
梁铮铮被老洪画的大饼砸晕了，她义无反顾地答应了。
梁铮铮刑满释放了，看着来接她的老洪和新新，她含着泪水飞奔过去，紧紧抱住他们，就像抱住了盼望已久的幸福。
老洪反悔了。他说不是不想结婚，只是不想把一生搭在一个自闭症孩子身上，他愿意给梁静一笔钱，倔强的梁静没有收下钱，她打包了自己的东西，带着新新离开了老洪。
梁静的幸福，再一次因为新新的存在，消失了。
她第二次想到了抛弃这个孩子。
在新新最爱的游乐场，梁铮铮解开了拴在自己身上的五彩绳，绳子的另一端，是新新。这条绳子，曾经像脐带一样连接着母子，到哪儿都不曾分离，今天，梁铮铮放手了，看着新新消失在黑夜中。
梁铮铮没有了负担，却逃不过思念和内疚。她后悔不已，找到了警方，声泪俱下地请求他们帮助自己找到新新。
当警方带梁铮铮去认领新新的时候，新新还是没有开口叫出“妈妈”，但是他摸着梁铮铮的脸，说出了“地球”，因为他最喜欢的就是地球。
最后母子俩还是坐上了回老家的火车，车上，新新安静了许多，再也不像来的时候大喊大叫，也不会再乱按紧急刹车按钮，还主动在腰间系上了五彩绳。
绳子的另一端，是失而复得的妈妈。
电影《星星的孩子》背后的故事
1、导演陈苗是上海戏剧学院导演、纪录片课程的老师，她的一位朋友是自闭症儿童家长，准备要二胎，这打破了陈苗的固有思维。她探访了大量自闭症家庭，看到了绝望、希望和爱，也希望更多人关注自闭症儿童群体，给予他们更多帮助。
2、影片中，梁铮铮到孤儿院寻找新新的场景，是一家真正的孤儿院，参演的孩子很多都是真的与家人走失的孩子。
3、并不是所有“星星的孩子”都是天才，很多孩子甚至会出现智力障碍，仅有10%左右的自闭症患者有某方面突出的能力。但是，早发现早干预对于自闭症的改善效果明显。
4、梁静作为实力派女星，其实并不高产，她自己说接受这个角色的两个原因：女主姓梁，冥冥之中有缘分;故事打动人心，角色没有重复，凭借梁铮铮一角，梁静获得了第19届北京大学生电影节最佳女演员。
电影《星星的孩子》是一部关于自闭症的影片，得了自闭症的孩子不愿意交流和亲近别人，他们生活在自己的世界里，仿佛夜空中孤独而美丽的一颗颗星星。
家庭里一旦有了一个自闭症的孩子，就意味着生活的门被关闭了，必须依靠父母凭自己的毅力打开一扇窗。
因为有亲情有爱，父母会坚持，可是不断的情感付出，有可能得不到预想的回应，年复一年，情感消耗很容易枯竭。
有人会放弃，有人会逃避，更多的人崩溃过之后继续坚持。
在关爱自闭症儿童的同时，自闭症儿童的父母更应该得到尊敬和关注，他们坚强善良，他们的期望质朴单纯，希望孩子能回归社会，不再是遥不可及的一颗星。