Il film si apre con Edie (Miller) che arriva a New York dalla sua ricca casa di Boston. Incontra Andy Warhol (Pearce) ed entra a far parte della scena Factory, un gruppo di artisti, musicisti e performer che vivevano e lavoravano insieme nello studio di Warhol. Edie diventa rapidamente la musa ispiratrice di Warhol e appare in molti dei suoi cortometraggi e opere d'arte.
Man mano che la stella di Edie cresce, lei diventa sempre più coinvolta nella scena della droga e il suo rapporto con Warhol inizia a deteriorarsi. Inizia anche a frequentare Billy Quinn (Christensen), un musicista carismatico, ma la loro relazione è tumultuosa e alla fine finisce. Il declino di Edie continua e alla fine muore per overdose nel 1971 all'età di 28 anni.
Factory Girl è una storia tragica sull'ascesa e la caduta di una giovane donna bella e talentuosa ma alla fine distrutta dai suoi demoni. Il film offre uno sguardo sul mondo di Andy Warhol e la Factory e cattura lo spirito degli anni '60.
Il film ha ricevuto recensioni contrastanti da parte della critica, che ha elogiato la performance di Miller ma è stata critica nei confronti del ritratto del film di Warhol e della Fabbrica. Tuttavia, il film è stato un successo commerciale e ha incassato oltre 12 milioni di dollari in tutto il mondo.