名優ローレンス・オリヴィエ（ケネス・ブラナー）監督・主演の映画『王子と踊子』撮影のためにロンドンを訪れたマリリン・モンロー（ミシェル・ウィリアムズ）は、大スターゆえのプレッシャーや演技スタイルを巡ってのオリヴィエとの確執もあり、精神的に不安定な毎日を送っていた。そのような中、第３助監督のコリン・クラーク（エディ・レッドメイン）だけは彼女の理解者であろうと奔走し、２人はやがて互いの存在を求め合うようになっていった…。