דרך הדמות של אנדי קאופמן, שהוא מגלם כאן באופן טוטלי, ג'ים קארי מתבונן בנושאים כמו משמעות החיים, מציאות, זהות וקריירה.
הוליווד, שנת 1927, ג'ורג' ולנטין הוא הכוכב הגדול והפופולארי ביותר של הקולנוע האילם. סרטיו, אחד אחרי השני הם שוברי קופות, וחביבי ההמונים. בעודו מקפץ בין צילומים, פרמיירות ומסיבות למיניהן, הוא מכיר את פפי, נערה יפה, ושחקנית בתחילת דרכה אשר טרם הצליחה לפרוץ את דרכה. אולם, מה שהם אינם יודעים זה שהכל הולך להשתנות בקרוב מאוד- ביום בו הקולנוע יתחיל לדבר.
גבריאל, במאי קולנוע בלגי, מגיע עם צוות הפקה לבולון-סור-מר, עיר אפורה בצפון צרפת, כדי לערוך מבחנים לסרט חדש שיצולם במקום. הוא בוחר ארבעה שחקנים, כולם צעירים, לא מקצועיים, כולם מרקע בעייתי. בשכונה מתפלאים מדוע הוא בחר ב'הכי גרועים'.
בשנת 1956, מגיעה מרילין מונרו בפעם הראשונה לבריטניה, ביחד עם בעלה המחזאי ארתור מילר. היא מגיעה כדי לצלם את הסרט 'הנסיך ונערת השעשועים', ופוגשת שם את סר לורנס אוליבייה, ששיחק וביים את הסרט. באותו הקיץ, קולין קלארק בן ה-23, בוגר אוקספורד שחולם לעשות סרטים מגיע לעשות תפקיד זוטר על סט הסרט. ארבעים שנה אחר-כך, הוא יתעד את זכרותנותיו בספר שנקרא 'הנסיך, נערת השעשועים ואני'. אבל שבוע אחד מתוך התקופה הזו היה חסר... שנים אחר-כך, בסרטו החדש 'השבוע שלי עם מרילין', קלארק חוזר לאותו שבוע בו בילה לבד עם הכוכבת הגדולה בעולם, מרילין מונרו. 'השבוע שלי עם מרילין' הוא מסמך קומי ונוקב, שמציע התבוננות אינטימית ולא צפויה על הכוכבת ועל הקשר שנוצר בינה לבין הבחור הצעיר שהבין אותה טוב מכולם.
יוצרת סרטים במבוי סתום יצירתי מחפשת נחמה ומרגוע מעברה הסוער באווירהה כפרית, רק כדי לגלות שהיער מזמן את השדים הפנימיים שלה בדרכים עזות ומפתיעות.