唐人街探案3 电影今年，升上高中的大八木朔（前野智昭 配音）即将回到童年时代曾经居住过的小镇完成自己的高中学业。在那里，他遇见了给自己制造过童年阴影的青梅竹马明野美星（伊藤加奈惠 配音）。在美星的强迫下，木朔加入了美星所在的社团——濒临废社的天文社。　　在天文社里，木朔结识了一帮热爱天文的朋友们。对木朔有好感，追随其而来的莳田姫（户松遥 配音），成熟稳重的学姐矢来小夜（早见沙织 配音），莫名其妙入社的江户川正志（高木礼子 配音），对天文有着超越一切的狂热爱好的路万健康（间岛淳司 配音）。这些性格有些怪异的社友们在不断的给木朔制造麻烦的同时也丰富了木朔的课余生活，在不知不觉中，木朔对曾经一无所知的天文学渐渐产生了兴趣。