Третий сезон «Дорогой звёзд» начинается с того, что небо над Токио внезапно окрашивается в фиолетовый цвет, и в городе начинают исчезать люди. Хината, которая после событий второго сезона пыталась вести обычную жизнь старшеклассницы, чувствует странную дрожь в груди — её метка, оставленная падшей звездой, начинает пульсировать в такт невидимым сигналам. Вместе с Такуми, который теперь работает в лаборатории по изучению аномалий, и верной Рин, они выясняют, что исчезновения связаны с «Тенями Эха» — искажёнными копиями людей, которые появляются в местах сильных эмоциональных всплесков. Главный герой, Юто, возвращается из своего путешествия по мирам, но он изменился: его глаза светятся холодным серебром, а на руках проступают звёздные узоры, которые он не может контролировать. Оказывается, что он заключил сделку с древним существом по имени Орфей, чтобы спасти Хинату от проклятия, но теперь его тело становится порталом для вторжения существ из Бездны. Отношения между героями накаляются: Хината ревнует Юто к таинственной незнакомке Мио, которая утверждает, что знает его из прошлой жизни, а Такуми скрывает, что его эксперименты могут стереть память всем, кто соприкасался со звёздами.
Вторая половина сезона переносит действие в разрушенный город-призрак, который появляется только в лунные затмения. Там герои находят Храм Утраченных Желаний, где каждое произнесённое вслух желание превращается в физическую ловушку. Хината узнаёт, что её настоящая мать была Хранительницей Звёздного Потока и пожертвовала собой, чтобы закрыть разрыв между мирами, но её смерть создала временную петлю. Юто, пытаясь разорвать сделку с Орфеем, теряет контроль и превращается в монстра, который начинает поглощать эмоции друзей. В кульминационный момент Рин жертвует своей способностью видеть будущее, чтобы дать Хинате шанс войти в сознание Юто и вытащить его оттуда. В финале герои не побеждают зло полностью — они лишь запечатывают Бездну ценой потери памяти Такуми и частичной слепоты Мио. Последняя сцена показывает, как Хината и Юто стоят на крыше школы, глядя на звёзды, которые теперь кажутся чужими, а на заднем плане мелькает тень, похожая на Орфея, который шепчет: «Игра только начинается». Сезон заканчивается клиффхэнгером: в небе появляется третий спутник Земли, и все метки на телах героев загораются алым.
