El último cuplé fue un éxito internacional y dio pie a sucesivas películas pensadas expresamente para su actriz protagonista, que se convirtió en la figura mejor pagada del cine español.
Al reencontrarse con Juan Contreras (Armando Calvo), su descubridor, y un grupo de amigos, rememora su pasado.
Antes de ascender al estrellato vivía con su tía, quien desaprueba sus amoríos con el joven relojero, Cándido (José Moreno).
Convertida en estrella, realiza giras por toda España (se mencionan Sevilla, Valencia, Zaragoza y Barcelona).
María continúa su gira por América (se mencionan Buenos Aires, México y Nueva York).
En 1939, al comenzar la Segunda Guerra Mundial, decide volver a España y se instala en Barcelona.
El último cuplé, fue ofrecida a Carmen Sevilla que no la pudo interpretar por estar rodando "La Venganza" de Juan Antonio Bardem.
Ella aceptó al interesarle el guion y no le importaron las grandes dificultades económicas del proyecto.
Como era habitual en el cine musical, Sara rodó las escenas cantadas en play-back, con los temas grabados previamente.
Durante los ensayos, Sara no llegaba a las notas y pidió al pianista que bajase de escala; como lo hizo varias veces, el director de la orquesta dijo: «Si seguimos bajando, nos sentamos debajo del piano».
Sara Montiel, habituada a los generosos medios de los rodajes en México y Hollywood, se alarmó ante tales limitaciones si bien siguió adelante con un sueldo de 100 000 pesetas, y su marido, el director Anthony Mann, consideró que el filme estaba condenado al fracaso.
Fue la película española más taquillera en su país natal hasta el estreno de No desearás al vecino del quinto en 1970.