Мэрилин тщательно готовится к встрече с новым психотерапевтом — ведь на лечении она находится последние семь лет, но вместо того, чтобы стать счастливее, становится все более несчастной. Актриса начинает повествование о своей жизни с самого детства, когда ее еще звали Нормой Джин. Мытарства Нормы начались с самого рождения — в двухнедельном возрасте мать отдала ее другой семье, а отца девочка вообще не знала. Малышка кочевала из одной приемной семьи в другую, пока опекунство над ней не взяла лучшая подруга ее матери Грейс. Она заботилась о Норме и ее матери Глэдис, у которой случались приступы паники и агрессии. Грейс и подарила девочке мечту о кино. В возрасте 16 лет Норма впервые выходит замуж — брак был единственной возможностью избежать попадания в сиротский приют. Мужем девушки стал ее первый парень Джимми Догерти. В первую брачную ночь Норма отказывает мужу в близости, как впрочем, почти всегда в дальнейшей жизни с Джимми. Он нанимается в торговый флот и подолгу не бывает дома. Брак трещит по швам. Тем временем норма впервые снимается для армейского журнала, а затем, устроившись в фотоагентство, позирует для различных изданий. Глэдис приезжает к ней, и Норма с гордостью показывает обложки журналов со своими фото, но мать рвет их, называя это «грешным занятием». В это же время у Нормы появляются первые признаки паранойи, такие же, как у ее больной матери. Норма начинает пробы в эпизодических ролях без слов, изображая сексуальных пустышек. Она заключает 6-месячный контракт со студией Fox и при подписании договора меняет имя на Мэрилин Монро. Здесь же, на студии, она знакомится с гримером, который и создает ее уникальный макияж. Мэрилин и Грейс в очередной раз посещают Глэдис в психушке, но та не узнает собственную дочь. В больнице советуют найти отца Мэрилин, что может помочь в лечении Глэдис. Девушка пытается увидеться с ним, но мужчина даже не подходит к двери. Дефицит отцовской поддержки и любви с самого младенчества отражается на Мэрилин — она всю жизнь будет искать одобрения у других мужчин. Хотя Мэрилин и ходит на студию каждый день, ее не снимают, и чтобы немного подзаработать, она соглашается на фото в полуобнаженном виде. Фотограф, который утверждает, что у девушки лучшая фигура, которую он когда-либо видел, советует ей познакомиться с одним из самых влиятельных людей в кинобизнесе Америки Джо Шенком, ведь «он любит красивых девушек». Мэрилин спит с Шенком в ночь знакомства, и тот рекомендует ее другим кинематографистам, а также помогает финансово. Матери Мэрилин ставят диагноз «параноидальная шизофрения» и выписывают из психбольницы. В моменты просветления женщина бывает рассудительной и ироничной, и они сближаются с Мэрилин. Тем временем Шенк знакомит Мэрилин с лучшим на тот момент преподавателем актерского мастерства Наташей Лайтесс, и она становится агентом актрисы. На одной из вечеринок Мэрилин встречает Джонни Хайда, который обещает Монро, что через полгода ее будут знать все! Она становится любовницей Джонни, а тот выполняет обещание, продвигая Мэрилин на вершину киноолимпа. Именно Джонни выступает в роли Пигмалиона Мэрилин — в этот период она постригает волосы и становится платиновой блондинкой. У Мэрилин начинаются припадки — ей слышатся голоса и чудятся демоны, которые боятся темноты, она постоянно требует выключить свет. По настоянию Джонни Хайда Мэрилин начинает принимать успокоительные препараты и с каждым разом глотает все больше и больше таблеток. Джонни говорит Мэрилин, что разводится с женой и делает ей предложение. Но девушка отказывает ему, считая, что это будет брак по расчету, чего она не желает. Вскоре Джонни умирает. Мэрилин начинает бороться с руководством студии за свои права. Ей выделяют личную гримерку, но не повышают зарплату, в то время как ее коллеге по фильму «Джентльмены предпочитают блондинок» Джейн Расселл платят в 10 раз больше. На церемонии награждения 1953 года журнал Photoplay объявляет Монро самой популярной восходящей звездой, она идет по ковровой дорожке под восторженными взглядами фотографов и поклонников, Мэрилин наконец-то счастлива!

У Мэрилин начинается роман со знаменитым итальянским бейсболистом Джо Ди Маджо. На первом же свидании очарованная Мэрилин отправляется к нему в отель, где они занимаются сексом. Актриса понимает, что влюбилась. Но ее ждут грустные новости — у ее обожаемой тети Грейс рак, и вскоре женщина сводит счеты с жизнью. Джо делает Мэрилин предложение, и она соглашается. Новоиспеченный жених едет с Мэрилин в психбольницу и знакомится с ее мамой, которая сообщает ему о том, что ее дочь бесплодна. Отношения с Джо ухудшаются — он ревнует Мэрилин ко всем и всему, включая работу. Отчаявшись, она принимает большую дозу лекарств и чуть не умирает, но ее спасают. Врачи уверены, что Мэрилин страдает психическим расстройством, унаследованным от матери. Не ладится у Мэрилин и на работе — она мучается от однообразных ролей и считает, что способна на большее. В какой-то момент она просит Джо уехать куда-нибудь и говорит, что хочет посвятить себя семье. Но вскоре обескураживает мужа, заверяя, что хотела просто немного отдохнуть. Джо в гневе бьет жену по лицу. А после съемок знаменитой сцены Мэрилин в белом платье, подол которого раздувается, открывая ее ноги, Джо жестоко избивает ее. Мэрилин объявляет, что хочет подать на развод. Но даже после развода бывшие супруги поддерживают отношения и продолжают заниматься сексом. Вскоре Мэрилин знакомится с драматургом Артуром Миллером, который очаровывает ее, потому что прислушивался к мнению актрисы и гордится ее работой. Но Артур считает, что Мэрилин больше не нужна Наташа, и той приходится рвать отношения с наставницей. Затем Монро основывает собственную компанию Marilyn Monroe Productions. Тем временем Артур начинает писать сценарий к фильму «Неприкаянные» и с головой уходит в работу, а Мэрилин не хватает общения с мужем, брак дает трещину. Мэрилин сообщает Артуру, что беременна и начинает фанатично готовиться к материнству, но в тоже время обнаруживает на столе у мужа письмо, в котором тот жалуется на брак. Сам же он не решается объявить жене о разводе. Вскоре у Мэрилин случается выкидыш. Артур обвиняет жену в смерти младенца, утверждая, что ребенок голодал в утробе матери, пока та «пила и жрала таблетки». Следующим возлюбленным Мэрилин становится Джон Кеннеди, с которым она познакомилась через его сестру Патрицию. По окончании скоротечного романа она бесконечно названивает в Белый дом и устраивает истерики, но президент не идет с ней на контакт. У Мэрилин начинаются приступы паранойи, ей кажется, что ее подслушивают и даже желают отравить. Девушка думает о самоубийстве, но мысль о беспомощности матери останавливает ее. Тем временем новая психиатр актрисы уверена, что Мэрилин нужен отдых и под этим предлогом упекает ее в психбольницу. Монро проводит несколько дней в палате с мягкими стенами, одетая в смирительную рубашку. Узнав об этом, Глэдис режет себе вены, но ее спасают. На помощь Мэрилин приходит Джо, который вызволяет ее из клиники. Мэрилин прекращает участие в съемках и не посещает студию 20th Century Fox, утверждая, что больна, но в то же время выступает на сцене Мэдисон-сквер-Гарден в Нью-Йорке в день рождения президента Джона Кеннеди, спев «Happy Brithday, Mr. President». Этот поступок вызывает еще большее раздражение у руководителей студии, которые вскоре увольняют актрису. Тем временем Мэрилин все больше приходит в отчаяние от равнодушия Кеннеди, который игнорирует ее. Она не в силах отказаться от наркотиков, препаратов и алкоголя. Джо пытается спасти Монро. Но все безуспешно. 5 августа 1962 года в возрасте 36 лет Мэрилин умирает. В течение десятилетий после трагической гибели бывшей жены Джо Ди Маджо будет приносить на ее могилу цветы два раза в неделю, он больше никогда не женится. А Глэдис переживет свою дочь на 22 года…