该电影根据真实故事改编，以片场第三助理导演柯林的视角，讲述了女神梦露消失的一周所发生的梦幻般的故事。
1956年，玛丽莲·梦露30岁，正是如日中天的时候，她是全世界所有男人的梦中情人。英国的著名影星劳伦斯也被她迷住，特地邀请梦露出任电影《游龙戏凤》的女主角。
刚刚踏入社会的青年柯林，是这个剧组的第三助理导演，在刚刚进组时，他首先被服装部的“邻家女孩”露西（艾玛沃特森饰演）所吸引，只一眼就“陷进去了”，主动邀约女孩参加舞会。或许是剧场女孩已经熟悉了这些“游击作战”的助理导演的惯用套路，并不想去理会那昙花一现般的爱情，一再婉拒，但在柯林的穷追不舍下，还是与他坠入了爱河。
但好景不长，他们每周六的固定约会，在梦露出现之后，就被柯林抛诸脑后，这个巨星的确有些“难伺候”。
当梦露抵达伦敦，影迷和记者都想一睹芳容，而梦露就仿佛行走的奶油，甜蜜又亲切。拍摄还没开始时，一切都是愉快的。
但开拍之后，梦露因与劳伦斯之间表演理念不同经常产生冲突，致使剧组进度远远落后预期。但或许是天才总有些“怪癖”。那种不妥协，其实是梦露对自己表演风格的坚守，当感觉对了，灵魂与角色产生的强烈共振的时刻，另在场的人不得不承认这个女人天生就是要来演戏的，不是她选择了戏剧，而是戏剧选择了她。
这样一个业务能力突出，又拥有绝美脸蛋和身材，集所有美好与一身的女子又会有什么烦恼呢？
然而她的婚姻并不幸福，拍这部电影之前刚刚与第三任丈夫结婚，可在新婚期的她夜晚却要服用大量安眠药助眠，可身为大明星，这种苦楚“更与何人说”。
正当这时，柯林成为了那个值得倾诉的人，在频繁接触中，不知不觉间，柯林发现自己已为梦露的魅力所深深吸引，那种特殊的魅力并不是大明星的光环，而是她身为小女人的率真。
天才总是孤独的，能听她倾诉却又不会觉得她无病呻吟的人就更少，尤其是在丈夫无法提供心灵支持、与导演合作不顺利、在片场频频犯错的艰难时期，她需要纯净的、高浓度的爱当做补药和镇定剂，而那种纯粹只有未被尘世沾染的柯林能给她。
他们能不在乎旁人的议论，像《罗马假日》那样快乐地一日郊游，那时的梦露已过30，而柯林才20出头，没有利益的相关，也没有职场的规训，他们在余晖洒满的池塘中沐浴，在巍峨的城堡中游荡，在一起如林间微风般舒适。即便是在痛苦的无眠夜晚，梦露把所有人挡在门外，却只愿为柯林开一扇窗，因为她知道只有柯林在，才能让她一枕安眠。
当电影拍竣，人群散尽，梦露小姐回到光环中去了，重新成为遥不可及的星辰。
柯林并没有表现出太大的落差感，因为他知道梦该醒了，没有此情可待成追忆的惆怅，没有被借用后又被抛弃的哀怨，他们之间的相处是真诚而毫无保留的，只是短暂地相爱了一下。
台下，他独自在试片室望着银幕上的妙人儿，荧屏带给他的那种距离感，就像跟她单独约会，一切经历过的、目睹过的、掌中握过的、怀中抱过的、嘴唇上吻过的……宛如从未发生。
台上，幕布上的梦露含情脉脉地唱着，如同在说——我是天空中一片云，偶尔投影在你波心，你不必讶异，更无须欢喜。你我相逢在黑夜的海上，你记得也好，最好你忘掉，在这交会时互放的光亮。
“梦露”，这两个字翻译得极为巧妙。这部影片展现出来的玛丽莲·梦露，正是像“梦”一样甜美而短暂，像“露”一样纯真而脆弱。你会爱她，爱她的美貌，爱她的天赋，爱她的坚强；你也会恨她，恨她的任性，恨她的狡黠，恨她的脆弱。可是不管有多少面，她始终就像永不消逝的星，在人们心中闪耀。
那感觉，如梦如幻影，如露亦如电。
