Tudo começa quando Quentin Jacobsen (Nat Wolff) conhece sua vizinha e colega de escola Margo Roth Spielgeman (Cara Delevingne), o anos passam e ele alimenta uma paixão platônica pela moça que se tornou a garota mais descolada do colégio.

Certa noite, Margo invade a vida de Quentin pela janela de seu quarto e convocando-o a fazer parte de um engenhoso plano de vingança. Ele, um pouco relutante, aceita.

Após várias aventuras, Margo e Quentin vão para o prédio mais alto de Orlando. Margo fala que tudo é como uma cidade de papel, uma cidade supostamente falsa.

No entanto, no dia seguinte Margo não aparece no colégio, e assim consecutivamente. Quando descobre que o paradeiro dela é agora um mistério, Quentin logo encontra pistas deixadas por ela e começa a segui-las.

Diante de um caminho tortuoso, ele inicia uma jornada em busca de sua amada. Radar (Justice Smith) e Ben (Austin Abrams) são os melhores amigos de Quentin e prontamente topam a viagem para encontrar Margo, que servirá muito mais para fortalecer seus laços e como transição rumo ao amadurecimento. Lacey (Halston Sage) e Angela (Jaz Sinclair) também embarcam junto nessa aventura.

"Cidades de Papel" é melancólico, porém, repleto de bons sentimentos. O filme cumpre o que promete para os leitores do livro, além de retratar o período de descobertas e os amores platônicos que todos temos (ou teremos) na vida. 

Apesar do filme ser para o público jovem, ele consegue cativar pessoas de todas as idades pelo fato de transmitir sensações boas.