《十二楼的流星雨第3部》延续了前作的青春成长主题，聚焦蔡星儿和伙伴们升入初中后的新生活。新学期伊始，流星花园小区迎来了一位神秘转学生林晓阳，他高超的篮球技术迅速吸引了唐豆等人的崇拜，却也打破了原本亲密的小伙伴关系。与此同时，夏雨因父母工作调动面临转学危机，蔡星儿组织大家策划了一场"留住夏雨"的特别行动。在筹备校园文艺汇演的过程中，孩子们意外发现了林晓阳隐藏的家庭秘密，最终通过一场别开生面的天台流星雨观测会，解开了彼此心结。新加入的班主任方老师用独特的教育方式，帮助这群正值青春期的孩子学会了如何处理友情、学业与家庭的多重挑战。