No início do verão de 1956, Colin Clark (Eddie Redmayne), na juventude dos seus 23 anos, acabado de sair de Oxford e determinado a fazer sucesso na indústria cinematográfica, acaba a trabalhar como assistente subalterno na produção do filme “The Prince and the Showgirl”. Este é apenas o famoso filme que junta Sir Laurence Olivier (Kenneth Branagh) e Marilyn Monroe, na altura em lua de mel após o recente casamento com o seu novo marido Arthur Miller (Dougray Scott).

Quase 40 anos após estes acontecimentos, Clark publica The Prince, the Showgirl and Me, o seu relato dos acontecimentos que ocorreram durante a rodagem daquele filme. Mas deste relato há uma semana que não aparece mencionada. Anos depois, essa semana é finalmente revelada no livro “My Week With Marilyn”, no qual este filme se baseia.

Quando Arthur Miller abandona Inglaterra, o caminho fica livre para Colin introduzir Marilyn (Michelle Williams) aos prazeres do estilo de vida inglês.