El filme cuenta la historia de Diana Díaz, una joven española que viaja al oeste de Estados Unidos para lograr convertirse en una estrella de cine. Allí acude a todas las agencias, se introduce en el mundo latino de Miami y se enfrenta a la soledad y las dificultades que suponen buscar su sueño. Finalmente, ya en Los Ángeles, su vida comienza a cambiar y pasa a llamarse DiDi.

El director, Bigas Luna escogió para el papel protagonista a Elsa Pataky porque, según ha explicado en la presentación de la película, es una actriz que «está viviendo la historia de Hollywood ahora», aunque matiza que su vida es distinta a la de DiDi, quien tiene que enfrentarse al lado más oscuro de Hollywood. «Si hubiera pasado por lo mismo no habría querido hacer este proyecto», afirma.

A su juicio, el mundo del cine es «uno de los más serios que existen, porque depende de la gente». Sin embargo, señala que hoy en día hay una «industria paralela», a la que se denomina «meat market» (mercado de la carne). En este filme hace un retrato de estos «cuervecillos», como los denomina el director, «unas personas que se aprovechan de las chicas que acuden con poco dinero». La actriz, quien aparece en varias secuencias comprometidas, ha aclarado que «no quería explotar mucho más las secuencias de desnudos».

Otro de los temas que Bigas Luna incluye en Didi Hollywood es la diferencia y el concepto de estrella y de actor. En este sentido, ha indicado que, según las palabras que pronunció un amigo, «una estrella vende entradas y un actor hace buenas películas». «En Hollywood existe una obsesión por las estrellas», indica.

Luna señala que si la película emociona como se espera, se realizará una segunda parte que hablará de lo que ocurre después del éxito. Sin embargo, para este proyecto no contará con Elsa Pataky, ya que, según afirma, quiere realizarla con «una actriz que haya vivido ya el éxito».