Sir Laurence Olivier (Sir Kenneth Branagh) está fazendo um filme em Londres. O jovem Colin Clark (Eddie Redmayne), um estudante de cinema ansioso, quer se envolver e ele navega por um emprego no set. Quando a estrela de cinema Marilyn Monroe (Michelle Williams) chega para o início das filmagens, toda Londres está animada para ver a loira, enquanto Olivier está lutando para atender suas muitas demandas e inepto, e Colin fica intrigado por ela. A intriga de Colin é encontrada quando Marilyn o convida para seu mundo interior, onde ela luta com sua fama, sua beleza e seu desejo de ser uma ótima atriz.
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