Vor dem nostalgischen Hintergrund des Sommers 2006 erzählt Girls Like Girls die Geschichte der 17-jährigen Coley, die nach dem Tod ihrer Mutter ins ländliche Oregon zieht, um bei ihrem entfremdeten Vater zu leben. Dort lernt sie Sonya kennen, ein beliebtes Mädchen, das seine sexuelle Orientierung geheim hält und einen besitzergreifenden Freund namens Trenton hat. Aus ihrer engen Freundschaft entwickelt sich nach und nach eine zarte erste Liebesbeziehung. Beide Teenager müssen sich dabei mit den Vorurteilen einer Kleinstadt, persönlicher Trauer und dem Mut auseinandersetzen, sich selbst so zu akzeptieren, wie sie sind.
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