故事最后，都敏俊因在地球停留超400年，身体细胞逐渐衰竭，必须返回母星。在与千颂伊经历短暂却刻骨铭心的相处后，他在众人的不舍中， 化作一道白光消失在夜空中。千颂伊带着对爱人的思念，继续在演艺圈发光，成为更成熟的演员，却始终保留着都敏俊离开时的房间，等待他归来的可能。
时间流逝，都敏俊在母星休养后，意外发现可以通过“虫洞”短暂返回地球。起初，他每次停留仅几秒便会被时空拉扯回去，却总在千颂伊最需要的时刻出现——她拍夜戏时的车灯闪烁、遭遇危险时的瞬间围，这些“短暂重逢”成为两人心照不宣的约定。随着身体逐渐适应， 停留时间从几秒延长到几天，再到数月，他开始像普通人一样，陪千颂伊吃饭、散步，甚至在她睡着时悄悄留下手写的便利贴。
最终，在一个雪夜，都敏俊不再被时空强制带走。他站在千颂伊家门口，笑着说“我不走了”。镜头拉远，两人在初雪覆盖的庭院里相拥，背景是他们曾一起看星星的屋顶。虽然没有明确交代都敏俊是否全摆脱母星束缚，但 定格在海边小屋的场景：他为千颂伊系围巾，她靠在他肩头看海，阳光洒在两人身上，仿佛时间静止。这场跨越光年的爱恋，终于以“相守”画上句点，遗憾被温暖填满，短暂的分离成了为长久陪伴埋下的伏笔。
从初遇时的疏离到离别时的不舍，再到重逢后的珍惜，《来自星星的你》大结局用“时间”与“空间”的和，告诉观众：真正的爱，能穿越星河，抵挡住岁月漫长。