Pohjoismaiden parhaimpien elokuvien joukkoon valitussa Tähtitaivas talon yllä -elokuvassa saman suvun kolme naista viettää kukin syksyä itäsuomalaisessa maatalossa, saman tähtitaivaan alla, vain eri vuosina. Elokuvan tapahtumat sijoittuvat jatkosotaan vuonna 1942, unelmien ja ideologioiden täyttämään vuoteen 1978 sekä nykyaikaan.

Kyläkoulun opettajattaren Saiman (Irina Björklund) mies on rintamalla, ja kylässä yksin jäänyt Saima löytää sukulaissielun taloon aputyövoimaksi tuodusta nuoresta komeasta Toivosta (Leo Honkonen).

Saiman tytär Tuulikki (Meri Nenonen) muuttaa talolle pienen tyttärensä (Senja Mäkiaho) kanssa, pää täynnä villejä suunnitelmia ekologisesta elämäntavasta. Miesystävä Sepon (Kai Vaine) saapuessa talolle juhlimaan värikkään kaveriporukkansa kanssa Tuulikin suunnitelmat saavat tragikoomisen lopun, kuten aiemmat lampaanhoito- ja kasvivärjäysyrityksetkin.

Tuulikin tyttärellä, väitöskirjaansa valmistelevalla Sallalla (Elin Petersdottir) on enemmän valinnanmahdollisuuksia kuin kenelläkään aiemmissa sukupolvissa – mutta silti vaikeinta löytää onnea. Pitkän parisuhteen kariuduttua Salla vetäytyy talolle maaseudun rauhaan, mutta suunnitelmat menevät uusiksi naapuritilan nuoren miehen Villen (Lauri Tanskanen) tunkeutuessa vastuksesta välittämättä Sallan reviirille.

Elokuvan kolmessa pääosassa nähdään Irina Björklund, Meri Nenonen ja islantilais-suomalainen Elin Petersdottir. Miespääosissa nähdään kolme uutta kasvoa Leo Honkonen, Lauri Tanskanen ja Kai Vaine. Muissa rooleissa ovat mm. Heli Sutela, Tommi Rinta-Panttila, Kaija Pakarinen, Vieno Saaristo, Noora Peltokukka, Tommi Raitolehto ja Matti Onnismaa.