Truyện kể về nhóm nữ trinh sát mặt đường gồm Thao, Nho và Phương Định. Công việc của họ cực kỳ nguy hiểm và có thể mất mạng bất cứ lúc nào. Đó là quan sát máy bay thả bom của giặc, đo đất đá, san lấp hố bom, kiểm tra những quả bom chưa nổ và phá bom. Công việc nguy hiểm là thế nhưng họ vẫn luôn yêu đời, hồn nhiên, thích ca hát, tâm hồn mơ mộng, đặc biệt là nhân vật Phương Định. Họ luôn gắn bó, yêu thương nhau như chị em dù cho tính nết mỗi người mỗi khác..

Cũng như bao cô gái mới lớn khác, Phương Định rất nhạy cảm và hay quan tâm đến ngoại hình của mình. Cô tự đánh giá về mình: "Tôi là cô gái Hà Nội. Nói một cách khiêm tốn tôi là một cô gái khá. Có hai bím tóc dày, tương đối mềm, một cái cổ cao, kiêu hãnh như hoa loa kèn". Còn đôi mắt của cô được các anh lính lái xe nhận xét: "Cô có cái nhìn sao mà xa xăm". Cô biết mình được nhiều người nhất là các anh lính lái xe để ý và có thiện cảm. Điều đó làm cô vui và tự hào. Nhưng cô không hay biểu lộ tình cảm của mình, cô luôn kín đáo giữa đám đông.

Bên cạnh đó Phương Định là một cô gái hồn nhiên, trong sáng và có nhiều ước mơ về tương lai. Cô hay mơ mộng và rất thích hát. Thường cứ thuộc điệu nhạc nào đó rồi bịa ra lời bài hát. Lời bài hát đôi lúc lộn xộn, ngớ ngẩn đến cô cũng ngạc nhiên, đôi khi bò ra mà cười một mình.

Cũng như bao cô gái thanh niên xung phong khác, ở Phương Định nổi bật lên tinh thần dũng cảm, thái độ bình tĩnh vượt lên mọi hiểm nguy. Điều đó được thể hiện cụ thể qua một lần phá bom trên cao điểm ở Trường Sơn. Sau những đợt thả bom của giặc, Phương Định cùng đồng đội chạy lên cao điểm để làm nhiệm vụ, nơi vẫn còn những quả bom chưa nổ. Không gian lúc đó vắng lặng đến phát sợ, nhưng cô không hề sợ hãi. Cô có cảm giác các chiến sĩ đang dõi theo mình, vì vậy mà cô cảm thấy an tâm hơn. Cô quyết định không đi khom, bởi một lí do rất đơn giản: "Các anh ấy không thích cái kiểu đi khom khi có thể cứ đàng hoàng mà bước tới". Cảm giác ấy vừa thể hiện lòng tự trọng, vừa là ý chí mạnh mẽ giúp cô dũng cảm vượt qua mọi hiểm nguy.

Phương Định "dùng xẻng nhỏ đào đất dưới quả bom". Quả bom nằm lạnh lùng. Lưỡi xẻng thỉnh thoảng lại chạm vào quả bom, một tiếng động sắc đến gai người vang lên, cứa vào da thịt cô: "Tôi rùng mình và bỗng thấy tại sao mình làm quá chậm. Nhanh lên một tí! Vỏ quả bom nóng. Một dấu hiệu chẳng lành". Cách miêu tả của tác giả thật tài tình, khiến cho người đọc cũng có thể cảm nhận được âm thanh của hai vật bằng sắt chạm vào nhau rồi lại cảm thấy lo lắng như Phương Định, khiến ta thấy rõ hơn sự bình tĩnh, gan dạ của cô. Những lúc đối mặt với quả bom sắt lạnh lùng, cô cũng từng nghĩ đến cái chết. Nhưng một cái chết rất mờ nhạt, không cụ thể. Đó chỉ là một ý nghĩ thoáng qua. Còn điều mà cô quan tâm lúc này là "liệu mìn có nổ không, bom có nổ không? Không thì làm cách nào để châm mìn lần thứ hai?". Trong suy nghĩ của Phương Định, cô luôn cố gắng hoàn thành nhiệm vụ thật tốt dù có phải hi sinh. Cảm xúc, suy nghĩ chân thật ấy của cô đã truyền sang người đọc sự đồng cảm, yêu mến, trân trọng và cảm phục. Chính nhờ sự gan góc, dũng cảm và tinh thần trách nhiệm cao đã giúp Phương Định thực hiện tốt công việc của mình

ông việc rất nguy hiểm như đang "chọc giận thần chết" đã trở nên quen thuộc với cô, là công việc hằng ngày, nhưng nó không làm cho tâm hồn cô trở nên chai lì, khô cứng. Ở Phương Định, ta còn thấy thường trực một tình cảm đồng đội, đồng chí nồng ấm. Cô luôn yêu thương trìu mến và quan tâm đến đồng đội. Cô lo lắng cho chị Thao lên cao điểm chưa về đến nỗi "nói như gắt vào máy" khi đại đội trưởng hỏi tình hình. Cô vỗ về và chăm sóc cho Nho tận tình như một cô y tá khi Nho bị thương lúc phá bom: "moi đất, bế Nho đặt lên đùi mình, rửa cho Nho bằng nước đun sôi trên bếp than, tiêm cho Nho rồi pha sữa trong cái ca sắt". Sự chăm sóc tận tình của Phương Định đã giúp Nho khoẻ lại nhanh chóng. Ba cô thanh niên xung phong tuy với tính cách khác nhau nhưng họ yêu thương nhau và đối xử với nhau như chị em ruột thịt. Cô còn dành tình cảm trân trọng, yêu mến của mình cho những người chiến sĩ đang trực tiếp cầm súng chiến đấu trên chiến trường. Trong suy nghĩ của cô, "những người đẹp nhất, thông minh, can đảm và cao thượng nhất là những người mặc quân phục có ngôi sao trên mũ". Tình đồng đội, đồng chí của Phương Định thật thiêng liêng, cao cả và đáng quý. Chính điều đó đã tiếp thêm sức mạnh cho cô để cô hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Có được những trang viết này cũng một phần xuất phát từ tâm hồn giàu tình cảm của cây bút Lê Minh Khuê.

Thành công nhất của truyện là nghệ thuật miêu tả tâm lí nhân vật. Truyện được miêu tả theo ngôi kể thứ nhất, cũng là nhân vật chính, tạo điều kiện để tác giả tập trung miêu tả thế giới nội tâm của nhân vật chính, khiến cho cảm xúc, tâm trạng của người chiến sĩ được diễn tả một cách chân thật, tự nhiên. Nhan đề truyện xuất phát từ ánh nhìn của Phương Định, những ngôi sao xa xăm trên bầu trời gợi nhiều cảm xúc. Bên cạnh đó, vẻ đẹp tâm hồn ba cô gái thật lấp lánh, lãng mạn giữa hiện thực khắc nghiệt như những ngôi sao trên bầu trời cao rộng

Gấp trang sách lại nhưng hình ảnh Phương Định trong "Những ngôi sao xa xôi" của Lê Minh Khuê cứ lung linh trong tâm trí chúng ta. Nó khiến ta bồi hồi, xúc động, họ - những cô gái thanh niên xung phong cho ta thấy được một bức tranh thời chiến tranh thật đáng tự hào và cảm phục biết bao dân tộc Việt Nam anh hùng. Chúng ta hiện giờ tuy vẫn còn ngồi trên ghế nhà trường nhưng cần phải luôn luôn nỗ lực, ra sức học tập, rèn luyện đạo đức thật tốt để trở thành những người chủ của đất nước trong tương lai.