La película comienza con Marilyn (entonces Norma Jean) cuando era niña, una vez huérfana en Hollywood, California. La película avanza con la niña creciendo con sueños de superestrella dentro de su cabeza, y eventualmente se casa, comienza a modelar, se divorcia, firma un contrato con 20th Century Fox y cambia su apodo a Marilyn Monroe. La película también ve su vida personal; con sus maridos, el jugador de béisbol Joe DiMaggio y con el dramaturgo Arthur Miller. Al igual que con su vida personal, la película muestra gran parte de la vida de Monroe a la vista del público, mostrando su ascenso al estrellato, la cima de su carrera y sus trágicos años finales. La película termina con la muerte de la legendaria estrella de cine en circunstancias misteriosas.